DE102012008537A1

DE102012008537A1 - Surgical robot system has robot that is releasably fixed to instrument arrangement, and instrument interface that is arranged between drive unit and instrument

Info

Publication number: DE102012008537A1
Application number: DE201210008537
Authority: DE
Inventors: Sebastian Lohmeier; Wolfgang Schober
Original assignee: KUKA Laboratories GmbH
Current assignee: KUKA Deutschland GmbH
Priority date: 2012-04-27
Filing date: 2012-04-27
Publication date: 2013-10-31

Abstract

The surgical robot system has a robot that is releasably fixed to an instrument arrangement. An instrument (1,100) is releasably connected to a drive unit (2,102). An instrument interface (5) is arranged between the drive unit and instrument. Drive shafts (10,13,15,106) of drive unit and drive shafts (16-18,109-111) of instrument are arranged coaxially. An inner drive sleeve shaft is concentrically arranged in an outer drive sleeve shaft. Independent claims are included for the following: (1) a casing; and (2) a method for coating robot or drive unit.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Chirurgierobotersystem mit einem Roboter und einer daran befestigten Instrumentenanordnung, eine solche Instrumentenanordnung mit einer Antriebseinheit, einem Instrument und einer Instrumenten-Schnittstelle sowie eine solche Antriebseinheit, ein solches Instrument und eine solche Instrumenten-Schnittstelle, sowie eine Hülle, insbesondere einer solchen Instrumenten-Schnittstelle, und ein Verfahren zu deren Applizierung.The present invention relates to a surgical robot system with a robot and an attached instrument assembly, such an instrument assembly with a drive unit, an instrument and an instrument interface and such a drive unit, such an instrument and such instrument interface, and a shell, in particular a such instrument interface, and a method for its application.

Chirurgische Instrumente sollen möglichst steril sein. Auf der anderen Seite sind Roboter, bedingt beispielsweise durch Schmiermittel, Abtrieb und dergleichen, nur schwer sterilisierbar.Surgical instruments should be as sterile as possible. On the other hand, robots, for example, due to lubricant, downforce and the like, difficult to sterilize.

Aus der WO 2009/061915 A2 ist daher ein Roboter mit einer Adapteraufnahme bekannt, an der ein Adapter einer sterilen Hülle befestigt ist, die den Roboter umhüllt. Auf der sterilen, roboterabgewandten Seite ist ein Instrument befestigt, dessen Endeffektor durch Seilzüge im Instrumentenschaft aktuiert wird.From the WO 2009/061915 A2 Therefore, a robot with an adapter receptacle is known, to which an adapter of a sterile sheath is attached, which surrounds the robot. On the sterile, robotic side an instrument is attached, the end effector is actuated by cables in the instrument shaft.

Hierzu sind Scheiben, die in dem sterilen Adapter nebeneinander drehbar gelagert sind, mit Gegenscheiben gekoppelt, die in den Roboterarm integriert sind. Die Drehantriebe zur Aktuierung der Gegenscheiben sind in der Roboterbasis angeordnet, die Antriebsmomente werden durch Seilzüge in dem Roboterarm übertragen, so dass das antriebslose Instrument leicht handhabbar ist.For this purpose, discs which are rotatably mounted side by side in the sterile adapter, coupled with counter discs, which are integrated into the robot arm. The rotary actuators for the actuation of the counter discs are arranged in the robot base, the drive torques are transmitted by cables in the robot arm, so that the unpowered instrument is easy to handle.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Chirurgierobotersystem zur Verfügung zu stellen.The object of the present invention is to provide an improved surgical robot system.

Diese Aufgabe wird durch ein Chirurgierobotersystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Anspruch 2 stellt eine Instrumentenanordnung eines solchen Chirurgierobotersystems unter Schutz, Anspruch 6, 10 bzw. 15 eine Antriebseinheit, ein Instrument bzw. eine Instrumenten-Schnittstelle einer solchen Instrumentenanordnung, Anspruch 18 bzw. 19 eine Hülle, insbesondere für eine solche Instrumenten-Schnittstelle, bzw. ein Verfahren zu deren Verwendung. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen.This object is achieved by a surgical robot system having the features of claim 1. Claim 2 represents an instrument arrangement of such a surgical robot system under protection, claim 6, 10 or 15, a drive unit, an instrument or an instrument interface of such an instrument assembly, claim 18 or 19 a shell, in particular for such an instrument interface, or a method for their use. The subclaims relate to advantageous developments.

ChirurgierobotersystemSurgery robotic system

Ein Chirurgierobotersystem nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst einen oder mehrere Roboter. Ein Roboter kann in einer Ausführung sechs oder mehr Gelenke, insbesondere Drehgelenke, aufweisen, wobei mehr als sechs Gelenke eine vorteilhafte Positionierung des redundanten Roboters ermöglichen können. Der bzw. die Roboter weisen in einer Ausführung eine Steuerung auf. Dabei können mehrere Roboter eine gemeinsame Zentralsteuerung oder Einzelsteuerungen aufweisen, die zur kompakteren Darstellung gemeinsam ebenfalls als eine Steuerung der Roboter bezeichnet wird. Ein Roboter kann in einer Ausführung an einem Operationstisch angeordnet, insbesondere lösbar befestigt, sein.A surgical robotic system according to one aspect of the present invention includes one or more robots. In one embodiment, a robot can have six or more joints, in particular hinges, wherein more than six joints can enable an advantageous positioning of the redundant robot. The robot (s) have control in one embodiment. In this case, a plurality of robots may have a common central control or individual controls, which together for more compact representation is also referred to as a controller of the robots. In one embodiment, a robot can be arranged on an operating table, in particular detachably fastened.

An einem oder mehreren Robotern des Chirurgierobotersystems ist jeweils eine Instrumentenanordnung nach einem nachfolgend erläuterten Aspekt der vorliegenden Erfindung befestigt. In einer Ausführung ist eine Instrumentenanordnung lösbar an einem Roboter befestigt, insbesondere formschlüssig, reibschlüssig und/oder magnetisch, insbesondere elektromagnetisch. In einer Ausführung weist die Instrumentenanordnung, insbesondere eine Antriebseinheit der Instrumentenanordnung, ein Gehäuse auf, welches an einer Außenseite des Roboters, insbesondere einem Roboter(end- bzw. -werkzeug)flansch, befestigt, beispielsweise verschraubt, verrastet oder geklemmt, ist. Zusätzlich oder alternativ kann insbesondere eine Instrumenten-Schnittstelle und/oder ein Instrument der Instrumentenanordnung an der Außenseite des Roboters, insbesondere einem Roboter(end- bzw. -werkzeug)flansch, befestigt sein.One or more robots of the surgical robot system each have an instrument assembly attached to a subsequently explained aspect of the present invention. In one embodiment, an instrument assembly is releasably attached to a robot, in particular form-fitting, frictional and / or magnetic, in particular electromagnetic. In one embodiment, the instrument assembly, in particular a drive unit of the instrument assembly, a housing which on an outside of the robot, in particular a robot (end- or tool) flange, attached, for example, screwed, locked or clamped. Additionally or alternatively, in particular, an instrument interface and / or an instrument of the instrument assembly on the outside of the robot, in particular a robot (end or tool) flange, be attached.

Instrumentenanordnunginstrumentation

Eine Instrumentenanordnung nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist entsprechend zur Befestigung an einem Roboter eingerichtet bzw. als robotergeführte Instrumentenanordnung ausgebildet. Sie umfasst eine Antriebseinheit, ein Instrument und eine Instrumenten-Schnittstelle nach einem der nachfolgend erläuterten Aspekte der vorliegenden Erfindung.An instrument assembly according to one aspect of the present invention is configured accordingly for attachment to a robot or designed as a robot-guided instrument assembly. It comprises a drive unit, an instrument and an instrument interface according to one of the subsequently explained aspects of the present invention.

Indem die, vorzugsweise als Ganzes tragbar ausgebildete, Instrumentenanordnung selber die Antriebseinheit aufweist, kann vorteilhaft eine Übertragung von Antriebskräften von dem Roboter selber auf das Instrument entfallen, der Roboter daher kleiner bauen, was insbesondere die Kooperation mehrerer schlanker Roboter in einem begrenzten Operationsgebiet ermöglichen kann. Zudem kann die Antriebseinheit vorteilhafterweise einfach an unterschiedliche Instrumente angepasst oder auch ausgewechselt werden. Sie ist vorzugsweise als eigenständiges bzw. vom Roboter unabhängiges Modul ausgebildet.By virtue of the fact that the instrument arrangement, which is preferably portable as a whole, itself has the drive unit, a transfer of drive forces from the robot itself to the instrument can advantageously be eliminated, the robot therefore smaller, which in particular can enable the cooperation of several slender robots in a limited field of operation. In addition, the drive unit advantageously be easily adapted to different instruments or replaced. It is preferably designed as a stand-alone module or independent of the robot.

In einer Ausführung umfasst eine Instrumentenanordnung zwei oder mehr verschiedene Antriebseinheiten und/oder zwei oder mehr verschiedene Instrumente, die wahlweise, insbesondere modulartig, mit einem Instrument bzw. einer Antriebseinheit zu einer an dem Roboter befestigten Instrumentenanordnung verbindbar sind. Verschiedene Antriebseinheiten bzw. Instrumente können sich insbesondere in der Anzahl und/oder Leistung aktuierter Freiheitsgrade unterscheiden. So kann beispielsweise eine Antriebseinheit mit drei aktuierten Freiheitsgraden wahlweise mit einem Instrument mit einem oder zwei aktuierten Freiheitsgraden und zwei bzw. einem nicht aktuierten, d. h. ungenutzen bzw. blinden Freiheitsgrad, und mit Instrumenten mit drei aktuierten Freiheitsgraden verbunden werden, die unterschiedliche Endeffektoren aufweisen.In one embodiment, an instrument assembly comprises two or more different drive units and / or two or more different instruments, which are selectively, in particular modular, connectable with an instrument or a drive unit to an instrument assembly attached to the robot. Different drive units or instruments may differ in particular in the number and / or power of actuated degrees of freedom. Thus, for example, a drive unit with three actuated degrees of freedom optionally with an instrument with one or two Aktuierten degrees of freedom and two or a not aktuierten, d. H. unused or blind degree of freedom, and are connected to instruments with three actuated degrees of freedom, which have different end-effectors.

Instrument und Antriebseinheit sind lösbar miteinander verbunden, wobei zwischen Antriebseinheit und Instrument eine Instrumenten-Schnittstelle angeordnet ist. Instrument und Antriebseinheit können insbesondere form-, reib-, stoffschlüssig und/oder magnetisch, vorzugsweise elektromagnetisch aneinander und/oder an der dazwischen angeordneten Instrumenten-Schnittstelle befestigt sein. Insbesondere kann die Instrumenten-Schnittstelle mit der Antriebseinheit und/oder dem Instrument verschraubt, verrastet, geklemmt oder auch verklebt sein, wobei die Klebestelle als Soll-Trennstelle ausgebildet ist. Zusätzlich oder alternativ kann die Antriebseinheit mit dem Instrument verschraubt, verrastet oder geklemmt sein. In einer Ausführung weist die Instrumenten-Schnittstelle einen formstabilen Flansch zur Befestigung der Antriebseinheit und/oder des Instruments auf. Die Antriebseinheit ist in einer Ausführung an einem proximalen bzw. endeffektorfernen Ende des Instruments angeordnet.Instrument and drive unit are detachably connected to each other, wherein between the drive unit and instrument an instrument interface is arranged. Instrument and drive unit may in particular be positively, frictionally, materially and / or magnetically, preferably electromagnetically attached to each other and / or attached to the interposed instrument interface. In particular, the instrument interface with the drive unit and / or the instrument can be screwed, locked, clamped or even glued, wherein the splice is designed as a desired separation point. Additionally or alternatively, the drive unit can be screwed, latched or clamped to the instrument. In one embodiment, the instrument interface has a dimensionally stable flange for attachment of the drive unit and / or the instrument. In one embodiment, the drive unit is arranged at a proximal or end effector-remote end of the instrument.

Antriebseinheitdrive unit

Eine Antriebseinheit nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist einen oder mehrere, insbesondere drei oder vier, Drehantriebe mit je wenigstens einer Antriebswelle auf. In einer Ausführung weisen ein oder mehrere Drehantriebe der Antriebseinheit je einen oder mehrere Elektromotoren, insbesondere Gleich- oder Wechselstrommotoren, mit einem Stator und einem Rotor auf. Zusätzlich oder alternativ können ein oder mehrere Drehantriebe der Antriebseinheit je einen oder mehrere Hydraulikmotoren und/oder Piezo-Antriebe aufweisen, die die jeweiligen Antriebswelle(n) antreiben bzw. mit einem Drehmoment beaufschlagen können. Die Antriebswelle kann insbesondere ein Rotor bzw. Läufer eines Elektro- und/oder Hydraulikmotors sein. In einer Ausführung weist ein Drehantrieb ein, vorzugsweise koaxiales, Getriebe, insbesondere ein Umlaufgetriebe, vorzugsweise ein Planeten- oder Harmonic-Drive-Getriebe auf, wobei die Antriebswelle eine Abtriebs- bzw. Ausgangswelle des Getriebes sein kann. In einer anderen Ausführung ist ein Drehantrieb als Direktantrieb ausgebildet. Hierunter wird vorliegend insbesondere verstanden, dass die Antriebswelle direkt durch ein, insbesondere hydraulisch, elektrisch und/oder (elektro)magnetisch erzeugtes, Antriebsdrehmoment ohne zwischengeschaltetes Getriebe beaufschlagt wird. Insbesondere ein solcher Direktantrieb kann in einer Ausführung selbsthemmungsfrei ausgebildet sein. Hierdurch kann vorteilhaft das instrument mit angeflanschter Antriebseinheit aus einem Patienten entfernt werden. Zusätzlich oder alternativ kann ein Drehantrieb einen, insbesondere koaxialen, Sensor, insbesondere einen an- und/oder abtriebsseitigen Drehzahl- und/oder Drehmomentsensor aufweisen.A drive unit according to one aspect of the present invention has one or more, in particular three or four, rotary drives, each with at least one drive shaft. In one embodiment, one or more rotary drives of the drive unit each have one or more electric motors, in particular DC or AC motors, with a stator and a rotor. In addition or as an alternative, one or more rotary drives of the drive unit can each have one or more hydraulic motors and / or piezo drives that can drive or apply torque to the respective drive shaft (s). The drive shaft may in particular be a rotor or rotor of an electric and / or hydraulic motor. In one embodiment, a rotary drive, preferably a coaxial transmission, in particular a planetary gear, preferably a planetary or harmonic drive gear, wherein the drive shaft may be an output or output shaft of the transmission. In another embodiment, a rotary drive is designed as a direct drive. This is understood in the present case in particular that the drive shaft is acted upon directly by a, in particular hydraulic, electric and / or (electro) magnetically generated, drive torque without intervening transmission. In particular, such a direct drive can be designed to be self-locking in one embodiment. As a result, the instrument can advantageously be removed with a flanged drive unit from a patient. Additionally or alternatively, a rotary drive a, in particular coaxial, sensor, in particular a on and / or output side speed and / or torque sensor have.

Die Antriebswelle weist ein Koppelteil zur Koppelung mit einer Antriebswelle des Instruments auf, das drehfest mit der Antriebswelle ist. Es kann in einer Ausführung axialfest mit der Antriebswelle, insbesondere integral mit dieser, ausgebildet sein. In einer anderen Ausführung ist das Koppelteil axial verschieblich an der Antriebswelle angeordnet, insbesondere formschlüssig, beispielsweise mittels einer Passfeder, einer Keilverzahnung, eines Zahn- oder Polygonwellenprofils oder dergleichen. In einer Weiterbildung ist das Koppelteil axial vorgespannt, insbesondere durch ein Federmittel gegen die an der Antriebseinheit befestigte Instrumenten-Schnittstelle oder das an der Antriebseinheit befestigte Instrument. Hierdurch kann insbesondere eine Axialtoleranz kompensiert und/oder eine Anpresskraft für eine reibschlüssige Verbindung dargestellt werden.The drive shaft has a coupling part for coupling to a drive shaft of the instrument, which is non-rotatable with the drive shaft. In one embodiment, it can be designed to be axially fixed to the drive shaft, in particular integrally therewith. In another embodiment, the coupling part is arranged axially displaceable on the drive shaft, in particular form-fitting manner, for example by means of a key, a spline, a tooth or polygon shaft profile or the like. In a further development, the coupling part is axially biased, in particular by a spring means against the attached to the drive unit instrument interface or attached to the drive unit instrument. In this way, in particular an axial tolerance can be compensated and / or a contact force for a frictional connection can be represented.

Eine oder mehrere Antriebswellen sind in einer Ausführung als Hohlwellen ausgebildet. In einer Ausführung weist die Antriebseinheit eine oder mehrere Antriebswellen auf, die jeweils konzentrisch bzw. koaxial in einer sie umgebenden Antriebs-Hohlwelle angeordnet, insbesondere gelagert sind. Zur kompakteren Darstellung wird dabei jeweils die Antriebswelle, die in einer anderen Antriebswelle angeordnet ist, als innere Antriebswelle, die andere Antriebswelle als äußere Antriebswelle bezeichnet. Weist beispielsweise die Antriebseinheit in einer Ausführung drei Antriebswellen auf, so bildet die innerste Antriebswelle, die ebenfalls als Antriebs-Hohlwelle ausgebildet sein kann, eine innere Antriebswelle, die sie umgebende mittlere Antriebswelle eine äußere Antriebswelle und zugleich eine (weitere) innere Antriebswelle, die sie umgebende äußerste Antriebswelle eine (weitere) äußere Antriebswelle. In gleicher Weise kann die Antriebseinheit auch vier oder mehr konzentrische Antriebs-Hohlwellen aufweisen.One or more drive shafts are designed as hollow shafts in one embodiment. In one embodiment, the drive unit has one or more drive shafts, which are each arranged concentrically or coaxially in a surrounding hollow drive shaft, in particular are mounted. For a more compact representation, the drive shaft, which is arranged in a different drive shaft, is referred to as the inner drive shaft and the other drive shaft as the outer drive shaft. If, for example, the drive unit has three drive shafts in one embodiment, then the innermost drive shaft, which can likewise be designed as a drive hollow shaft, forms an inner drive shaft, the central drive shaft surrounding it has an outer drive shaft and at the same time a (further) inner drive shaft that drives it surrounding extreme Drive shaft, a (further) outer drive shaft. In the same way, the drive unit can also have four or more concentric drive hollow shafts.

In einer Ausführung sind ein oder mehrere Drehantriebe koaxial zu ihrer jeweiligen Antriebswelle, insbesondere einer gemeinsamen Drehachse koaxialer Antriebswellen angeordnet. Insbesondere können ein oder mehrere Drehantriebe fluchtend hintereinander angeordnet sein. Gleichermaßen können ein oder mehrere Drehantriebe parallel in radialer. und/oder Umfangsrichtung versetzt zu ihren Antriebswellen, insbesondere einer gemeinsamen Drehachse koaxialer Antriebswellen angeordnet und mit diesen insbesondere über ein Stirn- oder Reibradgetriebe gekoppelt sein. Gleichermaßen können ein oder mehrere Drehantriebe winkelig, insbesondere rechtwinkelig, zu ihrer jeweiligen Antriebswelle, insbesondere einer gemeinsamen Drehachse koaxialer Antriebswellen angeordnet und mit diesen insbesondere über ein Schnecken-, Schrauben- oder Kronenradgetriebe gekoppelt sein.In one embodiment, one or more rotary drives are arranged coaxially to their respective drive shaft, in particular a common axis of rotation coaxial drive shafts. In particular, one or more rotary actuators can be arranged in alignment one behind the other. Similarly, one or more rotary actuators can be parallel in radial. and / or circumferentially offset to their drive shafts, in particular a common axis of rotation coaxial drive shafts and be coupled with these in particular via a front or Reibradgetriebe. Similarly, one or more rotary actuators can be arranged at an angle, in particular at right angles, to their respective drive shaft, in particular a common axis of rotation of coaxial drive shafts and be coupled with these in particular via a worm, helical or helical gear.

Die Antriebseinheit kann jeweils drahtlos oder leitungsgebunden mit einer Energiequelle und/oder der Steuerung verbunden sein. In einer Ausführung umhüllt die nachfolgend erläuterte Hülle der Instrumenten-Schnittstelle auch, wenigstens teilweise, eine Energie- und/oder Signalleitung der Antriebseinheit.The drive unit can each be connected to a power source and / or the controller in a wireless or wired manner. In one embodiment, the sleeve of the instrument interface explained below also encloses, at least partially, an energy and / or signal line of the drive unit.

Instrumentinstrument

Ein Instrument nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist einen Instrumentenschaft auf, an dessen distalem bzw. antriebseinheitsabgewandten Ende ein ein- oder mehrteiliger Endeffektor angeordnet sein kann, insbesondere ein Skalpell, Zangen- bzw. Scherenschenkel oder dergleichen.An instrument according to one aspect of the present invention comprises an instrument shaft, on the distal or drive unit end facing away from a single or multi-part end effector may be arranged, in particular a scalpel, forceps or scissor legs or the like.

Das Instrument ist in einer Ausführung ein Endo- bzw. minimal-invasives chirurgisches Instrument („MIC”), insbesondere ein endoskopisches, beispielsweise laparoskopisches oder thorakoskopisches. Insbesondere kann der Instrumentenschaft dazu vorgesehen bzw. eingerichtet sein, durch einen Eintritt, der vorzugsweise im Wesentlichen dem Außendurchmesser des Instrumentenschaftes entspricht, insbesondere durch einen Trokar, in den Patienten eingeführt und dort aktuiert zu werden.In one embodiment, the instrument is an endo- or minimally invasive surgical instrument ("MIC"), in particular an endoscopic, for example laparoscopic or thoracoscopic. In particular, the instrument shaft can be provided or set up to be introduced into the patient and actuated there by an inlet, which preferably corresponds essentially to the outer diameter of the instrument shaft, in particular by a trocar.

Der Endeffektor kann ein oder mehrere Freiheitsgrade aufweisen. Insbesondere können ein oder mehrere Teile des Endeffektors je ein oder zwei Drehfreiheitsgrade um Drehachsen aufweisen, die vorzugsweise senkrecht zur Schaftachse stehen. Beispielsweise kann ein zweiteiliger Endeffektor eine Zange bzw. Schere darstellen, deren Schenkel gegensinnig um dieselbe Drehachse verschwenken.The end effector may have one or more degrees of freedom. In particular, one or more parts of the end effector may each have one or two rotational degrees of freedom about axes of rotation which are preferably perpendicular to the shaft axis. For example, a two-part end effector may represent a pair of pliers or scissors whose legs pivot in opposite directions about the same axis of rotation.

Zur Aktuierung des Endeffektors weist das Instrument eine oder mehrere Antriebswellen, insbesondere eine Antriebswelle zur Aktuierung jeden Freiheitsgrades, in einer Ausführung also insbesondere ein, zwei oder drei Antriebswellen auf.To actuate the end effector, the instrument has one or more drive shafts, in particular a drive shaft for actuation of each degree of freedom, in one embodiment in particular one, two or three drive shafts.

Die Antriebswelle weist ein Koppelteil zur Koppelung mit einer Antriebswelle der Antriebseinheit auf, das drehfest mit der Antriebswelle ist. Es kann in einer Ausführung axialfest mit der Antriebswelle, insbesondere integral mit dieser ausgebildet, sein. In einer anderen Ausführung ist das Koppelteil axial verschieblich an der Antriebswelle angeordnet, insbesondere formschlüssig, beispielsweise mittels einer Passfeder, einer Keilverzahnung, eines Zahn- oder Polygonwellenprofils oder dergleichen. In einer Weiterbildung ist das Koppelteil axial vorgespannt, insbesondere durch ein Federmittel gegen die an dem Instrument befestigte Instrumenten-Schnittstelle oder die an dem Instrument befestigte Antriebseinheit.The drive shaft has a coupling part for coupling to a drive shaft of the drive unit, which is non-rotatable with the drive shaft. In one embodiment, it may be axially fixed to the drive shaft, in particular integrally formed therewith. In another embodiment, the coupling part is arranged axially displaceable on the drive shaft, in particular form-fitting manner, for example by means of a key, a spline, a tooth or polygon shaft profile or the like. In a development, the coupling part is axially biased, in particular by a spring means against the instrument interface attached to the instrument or attached to the instrument drive unit.

Eine oder mehrere Antriebswellen sind in einer Ausführung als Hohlwellen ausgebildet. In einer Ausführung weist die Antriebseinheit eine oder mehrere Antriebswellen auf, die jeweils konzentrisch bzw. koaxial in einer sie umgebenden Antriebs-Hohlwelle angeordnet, insbesondere gelagert sind.One or more drive shafts are designed as hollow shafts in one embodiment. In one embodiment, the drive unit has one or more drive shafts, which are each arranged concentrically or coaxially in a surrounding hollow drive shaft, in particular are mounted.

Indem die (innerste) Antriebswelle des Instruments als Antriebs-Hohlwelle ausgebildet ist, wird in einer Ausführung vorteilhaft ein Ein- bzw. Durchführen eines Zusatz-Instruments ermöglicht.By the (innermost) drive shaft of the instrument is designed as a drive hollow shaft, in an embodiment advantageously a on or carrying an additional instrument allows.

In einer Ausführung fluchten miteinander gekoppelte Antriebswellen von Antriebseinheit und Instrument miteinander. In einer Ausführung ist(sind) die Antriebswelle(n) koaxial, insbesondere fluchtend oder parallel versetzt zu dem Instrumentenschaft angeordnet. Hierdurch kann in einer Ausführung eine radial kompakte Bauform erreicht werden. In einer anderen Ausführung ist(sind) die Antriebswelle(n) winkelig, insbesondere rechtwinkelig, zu dem Instrumentenschaft angeordnet. Hierdurch kann in einer Ausführung die Antriebseinheit winkelig, insbesondere rechtwinkelig, zu dem Instrumentenschaft angeordnet werden.In one embodiment, coupled drive shafts of drive unit and instrument are aligned with each other. In one embodiment, the drive shaft (s) is coaxial, in particular aligned or offset parallel to the instrument shaft. As a result, in one embodiment, a radially compact design can be achieved. In another embodiment, the drive shaft (s) are (are) angled, in particular at right angles, to the instrument shaft. As a result, in one embodiment, the drive unit can be arranged at an angle, in particular at right angles, to the instrument shaft.

In einer Ausführung weist das Instrument ein instrumentenseitiges Umsetzungsgetriebe zur Umsetzung einer Rotation einer oder mehrerer Antriebswellen in eine entsprechende Translation eines bzw. mehrerer Zug- und/oder Schubmittel auf. Ein Zugmittel kann insbesondere ein oder mehrere, insbesondere gegenläufige, Seil-, Riemen- oder Bandtrumme aufweisen, ein Zug- und/oder Schubmittel ein oder mehrere, insbesondere gegenläufige, Zug- und/oder Schubstangen. In one embodiment, the instrument has an instrument-side conversion gear for converting a rotation of one or more drive shafts into a corresponding translation of one or more pulling and / or pushing means. A traction means may in particular comprise one or more, in particular opposite, rope, belt or belt trumps, a pulling and / or pushing means one or more, in particular counter-rotating, pulling and / or push rods.

In einer Ausführung weist das Umsetzungsgetriebe eine, insbesondere für eine oder mehrere Antriebswellen der Antriebseinheit je eine, Kulissenführung auf. Eine Kulissenführung umfasst nach einer Ausführung eine Schiebehülse, die relativ zum Instrumentenschaft drehfest und axial verschieblich gelagert ist, insbesondere an dem Instrumentenschaft oder einer umgebenden Antriebshohlwelle. In einer von der Schiebehülse und der Antriebswelle ist eine, insbesondere gegen die Axialrichtung geneigte, Kulisse bzw. Nut ausgebildet, in der ein Passelement, insbesondere eine Passfeder, von dem anderen von der Schiebehülse und der Antriebswelle formschlüssig geführt ist. Auf diese Weise wird eine Drehung der Antriebswelle in eine axiale Translation der Schiebehülse umgesetzt, die so insbesondere ein Zug- und/oder Schubmittel aktuieren kann.In one embodiment, the conversion gear on, in particular for one or more drive shafts of the drive unit depending on one, slotted guide. According to one embodiment, a slotted guide comprises a sliding sleeve which is mounted so as to be non-rotatable relative to the instrument shaft and axially displaceable, in particular on the instrument shaft or a surrounding drive hollow shaft. In one of the sliding sleeve and the drive shaft is a, in particular inclined towards the axial direction, gate or groove formed in which a fitting element, in particular a feather key, is positively guided by the other of the sliding sleeve and the drive shaft. In this way, a rotation of the drive shaft is converted into an axial translation of the sliding sleeve, which can thus actuate in particular a pulling and / or pushing means.

Wenn in einer Ausführung eine Antriebswelle in einer Antriebshohlwelle gelagert ist, kann in einer Weiterbildung eine mit einer Antriebswelle gekoppelte Schiebehülse einer Kulissenführung zugleich ein Radiallager, insbesondere ein Loslager, zwischen dieser und einer benachbarten Antriebswelle bilden. Ein Festlager einer Antriebswelle ist vorzugsweise an einem antriebseinheitszugewandten bzw. proximalen Ende des Instrumentenschaftes angeordnetIf, in one embodiment, a drive shaft is mounted in a hollow drive shaft, in a further development, a sliding sleeve coupled to a drive shaft of a slotted guide can at the same time form a radial bearing, in particular a floating bearing, between this and an adjacent drive shaft. A fixed bearing of a drive shaft is preferably arranged on a drive unit facing or proximal end of the instrument shaft

In einer Ausführung ist das Umsetzungsgetriebe in einer antriebseinheitszugewandten bzw. proximalen Hälfte des Instrumentenschaftes angeordnet. In einer anderen Ausführung ist das Umsetzungsgetriebe in einer antriebseinheitsabgewandten bzw. distalen Hälfte des Instrumentenschaftes angeordnet. Hierdurch kann vorteilhafterweise die Aktuierung über einen großen Bereich des Instrumentenschaftes durch die Zug- und/oder Schubmittel bzw. durch die Antriebswellen übertragen werden.In one embodiment, the conversion gear is arranged in a drive unit facing or proximal half of the instrument shaft. In another embodiment, the conversion gear is arranged in a drive unit facing away from or distal half of the instrument shaft. As a result, the actuation can advantageously be transmitted over a large area of the instrument shaft by the pulling and / or pushing means or by the drive shafts.

Zusatz-InstrumentAdditional instrument

Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist eine Instrumentenanordnung ein Zusatz-Instrument auf, welches, insbesondere lösbar, durch das Instrument der Instrumentenanordnung, insbesondere ein Führungsrohr des Instruments ein- bzw. durchgeführt, insbesondere mit Radialspiel oder einer Radialpassung eingesteckt, ist. Hierzu kann das Zusatz-Instrument in einer Ausführung rohrförmig ausgebildet und starr oder flexibel sein. Das Instrument kann entsprechend in einer Ausführung ein, insbesondere starres, Führungsrohr aufweisen, welches, insbesondere zentrisch, in dem Instrumentenschaft angeordnet sein und/oder sich – wenigstens im Wesentlichen – über die gesamte Innenlänge des Instrumentenschaftes erstrecken kann. In einer Weiterbildung kann eine (innerste) Antriebshohlwelle des Instruments als Führungsrohr fungieren bzw. ein Führungsrohr bilden.According to one aspect of the present invention, an instrument arrangement has an additional instrument which, in particular detachably, is inserted or inserted through the instrument of the instrument arrangement, in particular a guide tube of the instrument, in particular with radial play or a radial fit. For this purpose, the additional instrument in one embodiment can be tubular and rigid or flexible. The instrument may accordingly have in one embodiment a, in particular rigid, guide tube which, in particular centrally, can be arranged in the instrument shaft and / or can extend over the entire inner length of the instrument shaft, at least essentially. In a further development, an (innermost) drive hollow shaft of the instrument can function as a guide tube or form a guide tube.

Das Zusatz-Instrument kann in einer Ausführung als Führung für gasförmige und/oder flüssige Medien, insbesondere als Saug- und/oder Zufuhrpassage, und/oder als elektrischer und/oder Lichtwellenleiter ausgebildet sein, um beispielsweise Spül- oder Wasserstrahlchirurgie-Medien, insbesondere unter Unter- bzw. Überdruck, ab- bzw. zuzuführen, Laser- und/oder Beleuchtungslicht und/oder Strom in den Patienten zu leiten und/oder optische und/oder elektrische Signale aus ihm herauszuführen.The additional instrument may be designed in one embodiment as a guide for gaseous and / or liquid media, in particular as a suction and / or supply passage, and / or as an electrical and / or optical waveguide, for example, rinsing or water jet surgery media, in particular Under- or overpressure, supply or supply, laser and / or illumination light and / or current to lead into the patient and / or lead optical and / or electrical signals out of it.

In einer Ausführung kann das Zusatz-Instrument auf einer der Antriebseinheit abgewandten Seite der Instrumentenschnittstelle durch das Instrument eingeführt sein, so dass es vorteilhafterweise nicht gegen die Antriebseinheit steril abgegrenzt werden muss. In einer anderen Ausführung ist das Zusatz-Instrument durch die Antriebseinheit, insbesondere eine (innerste) Antriebshohlwelle der Antriebseinheit eingeführt.In one embodiment, the auxiliary instrument may be inserted through the instrument on a side of the instrument interface facing away from the drive unit, so that advantageously it does not have to be delimited in a sterile manner against the drive unit. In another embodiment, the additional instrument is introduced by the drive unit, in particular a (innermost) drive hollow shaft of the drive unit.

Zusätzlich oder alternativ zu dem Zusatz-Instrument kann ein Antriebsmittel zum Betätigen eines Endeffektors, insbesondere lösbar, durch das Instrument der Instrumentenanordnung, insbesondere eine (innerste) Antriebshohlwelle des Instruments eingeführt, insbesondere mit Radialspiel oder einer Radialpassung eingesteckt, sein. Hierzu kann das Antriebsmittel in einer Ausführung rohrförmig ausgebildet und starr oder flexibel sein. Das Antriebsmittel kann insbesondere ein oder mehrere Zug- und/oder Schubmittel und/oder ein oder mehrere Drehwellen aufweisen.In addition or as an alternative to the additional instrument, a drive means for actuating an end effector, in particular detachably, can be introduced by the instrument of the instrument arrangement, in particular a (innermost) drive hollow shaft of the instrument, in particular with radial play or a radial fit. For this purpose, the drive means in one embodiment can be tubular and rigid or flexible. The drive means may in particular comprise one or more pulling and / or pushing means and / or one or more rotary shafts.

Instrumenten-Schnittstelle Instrument Interface

Eine Instrumenten-Schnittstelle nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist eine die Antriebseinheit, insbesondere hermetisch bzw. steril, umschließende Hülle auf. Die Hülle ist in einer Ausführung flexibel, insbesondere folienartig. In einer Ausführung ist die Hülle auf der antriebseinheitsabgewandten Außenseite steril oder sterilisierbar.An instrument interface according to one aspect of the present invention comprises a casing enclosing the drive unit, in particular a hermetic or sterile casing. The shell is flexible in one embodiment, in particular foil-like. In one embodiment, the shell is sterile or sterilizable on the outer side facing away from the drive unit.

Auf diese Weise kann die Antriebseinheit, die aufgrund von Abrieb, Schmiermittel, temperatur- und/oder feuchtigkeitsempfindlicher Komponenten oder dergleichen nur schwer sterilisierbar sein kann, gegen die Operationsumgebung steril abgeschirmt werden, wobei die Aktuierung durch bzw. über die Schnittstelle in das, vorteilhafterweise einfach sterilisierbare, Instrument übertragen wird.In this way, the drive unit, which can be difficult to sterilize due to abrasion, lubricants, temperature and / or moisture-sensitive components or the like, are sterile shielded against the operating environment, the actuation by or via the interface in the, advantageously simple sterilizable, instrument is transferred.

In einer Ausführung sind Koppelteile einer oder mehrerer Antriebswellen der Antriebseinheit und entsprechender, insbesondere koaxialer, Antriebswellen des Instruments magnetisch miteinander gekoppelt. Insbesondere in diesem Fall kann die Instrumenten-Schnittstelle durch eine einfache Folie gebildet werden, wobei vorzugsweise ein Luftspalt zwischen den magnetisch miteinander gekoppelten Koppelteilen ausgebildet ist.In one embodiment, coupling parts of one or more drive shafts of the drive unit and corresponding, in particular coaxial, drive shafts of the instrument are magnetically coupled together. In particular, in this case, the instrument interface can be formed by a simple film, wherein preferably an air gap between the magnetically coupled coupling parts is formed.

In einer Ausführung weist die Instrumenten-Schnittstelle ein oder mehrere drehbare Zwischenelemente auf, die dazu eingerichtet sind, mit je einem Koppelteil einer Antriebswelle der Antriebseinheit und einem Koppelteil einer Antriebswelle des Instruments, insbesondere reib- oder formschlüssig, gekoppelt zu sein, wenn die Schnittstelle zwischen Antriebseinheit und Instrument angeordnet, insbesondere an Antriebseinheit und/oder Instrument befestigt ist.In one embodiment, the instrument interface on one or more rotatable intermediate elements, which are adapted to be coupled with a respective coupling part of a drive shaft of the drive unit and a coupling part of a drive shaft of the instrument, in particular frictionally or positively, when the interface between Drive unit and instrument arranged, in particular to the drive unit and / or instrument is attached.

Die Anordnung der Zwischenelemente entspricht vorzugsweise der Anordnung der Antriebswellen bzw. ihrer Koppelteile. Sind also in einer Ausführung die Antriebswellen von Antriebseinheit und/oder Instrument konzentrisch, so sind insbesondere auch die Zwischenelemente konzentrisch zueinander angeordnet, wobei vorzugsweise, wie vorstehend erläutert, jeweils ein, insbesondere ringförmiges, inneres Zwischenelement, konzentrisch in einem äußeren ringförmigen Zwischenelement angeordnet, insbesondere gelagert ist. In einer Weiterbildung sind die Zwischenelemente abgedichtet gelagert, beispielsweise durch Lagerringe, die Labyrinthdichtungen aufweisen oder dergleichen. Unter abgedichtet wird dabei vorliegend insbesondere steril im medizinischen Sinne verstanden, insbesondere derart abgedichtet, dass feste, vorzugsweise auch flüssige, insbesondere auch gasförmige Elemente einer vorgegebenen Größe die Dichtung höchstens in einer vorgegebenen Höchstmenge bzw. -rate, die auch gleich Null sein kann, überwinden können.The arrangement of the intermediate elements preferably corresponds to the arrangement of the drive shafts or their coupling parts. Thus, in one embodiment, the drive shafts of drive unit and / or instrument concentric, so in particular the intermediate elements are arranged concentrically to each other, preferably, as explained above, each one, in particular annular, inner intermediate element, concentrically arranged in an outer annular intermediate element, in particular is stored. In a further development, the intermediate elements are mounted sealed, for example by bearing rings having labyrinth seals or the like. In the present case, the term "sealed" is understood to be particularly sterile in the medical sense, in particular sealed in such a way that solid, preferably also liquid, in particular also gaseous elements of a predetermined size overcome the seal at most in a predetermined maximum quantity or rate, which may also be zero can.

Die Instrumenten-Schnittstelle kann einen formstabilen Flansch zur Befestigung der Antriebseinheit und/oder des Instruments aufweisen, in dem die Zwischenelemente, insbesondere abgedichtet, drehbar gelagert sind.The instrument interface may have a dimensionally stable flange for fastening the drive unit and / or the instrument, in which the intermediate elements, in particular sealed, are rotatably mounted.

Zur reibschlüssigen Koppelung können Zwischenelemente und Koppelteile von Antriebseinheit und/oder Instrument Kontaktflächen aufweisen, die einander berühren, wenn die Instrumenten-Schnittstelle zwischen Antriebseinheit und Instrument angeordnet ist und Instrument und Antriebseinheit direkt und/oder über die Instrumenten-Schnittstelle verbunden sind. Zur formschlüssigen Koppelung können solche Kontaktflächen ineinander eingreifende Vorsprünge und Aussparungen bzw. komplementäre Absätze aufweisen. Insbesondere können an einem von einem Koppelteil und einem Zwischenelement ein oder mehrere Vorsprünge bzw. Absätze angeordnet sein, die in Aussparungen bzw. komplementäre Absätze in dem anderen von dem Koppelteil und dem Zwischenelement formschlüssig eingreifen, wenn die Instrumenten-Schnittstelle, insbesondere ein formstabiler Flansch der Instrumenten-Schnittstelle, an der Antriebseinheit bzw. dem Instrument angeordnet ist. Vorzugsweise können Koppelteil und Zwischenelement miteinander kämmende Stirn-, insbesondere Hirth-Verzahnungen aufweisen.For frictional coupling, intermediate elements and coupling parts of the drive unit and / or instrument can have contact surfaces that touch each other when the instrument interface between the drive unit and the instrument is arranged and the instrument and drive unit are connected directly and / or via the instrument interface. For positive coupling such contact surfaces may have interengaging projections and recesses or complementary paragraphs. In particular, one or more projections or paragraphs can be arranged on one of a coupling part and an intermediate element, which engage positively in recesses or complementary paragraphs in the other of the coupling part and the intermediate element, when the instrument interface, in particular a dimensionally stable flange Instrument interface, is arranged on the drive unit or the instrument. Preferably, the coupling part and the intermediate element may have intermeshing end, in particular Hirth, toothings.

Die Reib- oder Formschluss-Kontaktflächen können in einer Ausführung kegelförmig ausgebildet sein. Hierdurch kann vorteilhaft eine Selbstzentrierung und/oder, insbesondere in Kombination mit axial verschieblichen, vorzugsweise vorgespannten, Koppelteilen, eine Kompensation einer Axialtoleranz erreicht werden.The friction or form-fitting contact surfaces may be conical in one embodiment. As a result, advantageously a self-centering and / or, in particular in combination with axially displaceable, preferably prestressed, coupling parts, a compensation of an axial tolerance can be achieved.

In einer Ausführung weist die Hülle eine Innendurchführung für ein durch das Instrument und die Antriebseinheit der Instrumentenanordnung eingeführtes Zusatz-Instrument auf. Diese Innendurchführung kann schlauchartig ausgebildet sein und eine inner(st)e Antriebshohlwelle der Antriebseinheit durchgreifen. In einer Weiterbildung ist sie abgedichtet, insbesondere drehbar, mit einem inner(st)en, mit der Antriebshohlwelle gekoppelten Zwischenelement der Instrumenten-Schnittstelle verbunden.In one embodiment, the shell has an internal passage for an additional instrument introduced by the instrument and the drive unit of the instrument assembly. This internal passage can be formed hose-like and pass through an inner (st) e drive hollow shaft of the drive unit. In a further development, it is sealed, in particular rotatable, with an inner (st) s, coupled to the hollow drive shaft intermediate element of the instrument interface.

In einer Weiterbildung weist die Innendurchführung einen Blindstopfen und einen Abschlussring auf. In einem Ausgangs- bzw. Montagezustand ist der Blindstopfen an einem Ende der Innendurchführung befestigt, verschließt diese und deckt einen Umfangsbereich der Innendurchführung ab. Der Blindstopfen kann dann durch die Antriebseinheit gezogen werden, so dass er durch eine Austrittsöffnung der Hülle aus dieser austritt und entfernt werden kann. Anschließend kann der Abschlussring an dem Umfangsbereich der Innendurchführung befestigt werden, der durch Entfernen des Blindstopfens freigelegt wurde, und zudem die Austrittsöffnung der Hülle verschließen. Auf diese Weise kann eine torusartige Hülle mit einer sterilen Außenoberfläche zur Verfügung gestellt werden, in deren Ringraum die Antriebseinheit angeordnet und so steril gegen die OP-Umgebung abgegrenzt ist, und deren Durchgangsöffnung zur Einführung des Zusatz-Instruments zur Verfügung steht. In a further development, the internal passage has a blind plug and a closing ring. In an initial or mounting state, the blind plug is attached to one end of the internal passage, closes it and covers a peripheral region of the internal passage. The blind plug can then be pulled by the drive unit, so that it can escape through an outlet opening of the shell from this and can be removed. Subsequently, the closing ring can be fixed to the peripheral portion of the internal passage, which has been exposed by removing the blanking plug, and also close the outlet opening of the shell. In this way, a torus-like sheath can be provided with a sterile outer surface, in the annulus of which the drive unit is arranged and thus defined in a sterile manner against the surgical environment, and whose passage opening for the introduction of the additional instrument is available.

Die vorstehend erläuterte Weiterbildung eignet sich insbesondere für die vorstehend erläuterte Antriebseinheit mit einer Antriebs-Hohlwelle. Sie kann gleichermaßen zum, insbesondere sterilen, Umhüllen eines Roboters mit einem Werkzeugflansch verwendet werden, der eine Hohlwelle aufweist. Unter einem (sterilen) Umhüllen wird vorliegend insbesondere ein teilweises oder vollständiges bzw. allseitig geschlossenes, insbesondere hermetisches, Abdecken bzw. Umschließen verstanden.The development described above is particularly suitable for the above-described drive unit with a drive hollow shaft. It may equally be used for, in particular sterile, wrapping a robot with a tool flange having a hollow shaft. In the present case, a (sterile) wrapping is understood as meaning, in particular, a partial or complete or all-round closed, in particular hermetic, covering or enclosing.

Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist daher eine Hülle, die insbesondere eine oder mehrere Merkmale der vorstehend beschriebenen Hülle der Instrumenten-Schnittstelle aufweisen kann, allgemein eine schlauchartige Innendurchführung zum Durchführen durch eine Hohlwelle eines Roboters oder einer vorstehend erläuterten Antriebseinheit und durch eine Austrittsöffnung der Hülle auf, wobei die Innendurchführung einen Blindstopfen und einen ein- oder mehrteiligen Abschlussring zur Befestigung an der Austrittsöffnung und einen, insbesondere äußeren, Umfangs- bzw. Mantelflächenbereich der Innendurchführung aufweist, der durch Entfernen des Blindstopfens frei wird. Die Innendurchführung kann insbesondere drehbar an der Hülle gelagert oder integral mit dieser ausgebildet sein. Sie kann insbesondere starr oder flexibel ausgebildet sein. Zur kompakteren Darstellung wird auch eine starre rohrförmige Innendurchführung verallgemeinernd als schlauchartig bezeichnet.Thus, according to one aspect of the present invention, a sheath, which in particular may have one or more features of the instrument interface sheath described above, generally comprises a tubular internal passageway for passage through a hollow shaft of a robot or drive unit and through an exit opening of the sheath , wherein the internal passage has a blind plug and a one- or multi-part closing ring for attachment to the outlet opening and a, in particular outer, circumferential or lateral surface region of the internal passage, which is released by removing the blanking plug. The internal passage can in particular be rotatably mounted on the shell or formed integrally therewith. It may in particular be rigid or flexible. For a more compact representation, a rigid tubular internal passage is generally called hose-like.

Zum Umhüllen des Roboters oder der Antriebseinheit wird zunächst die mit dem Blindstopfen versehene Innendurchführung durch die Hohlwelle und die Austrittsöffnung der Hülle durchgeführt. Der Blindstopfen, der vorzugsweise eine geschlossene Außenstirnseite und/oder eine rohrartige Mantelfläche aufweist, verhindert dabei eine Verschmutzung des Inneren der schlauchartigen Innendurchführung und des durch ihn abgedeckten Umfangsbereichs der Innendurchführung. Gleichermaßen kann auch die Innendurchführung zunächst stirnseitig verschlossen sein, wobei der Verschlussbereich anschließend abgetrennt wird. Um das Durchführen zu erleichtern, kann der Blindstopfen eine starre oder flexible Einführhilfe, insbesondere eine Schnur oder einen Stab, aufweisen.For wrapping the robot or the drive unit, the internal leadthrough provided with the blanking plug is first carried out through the hollow shaft and the outlet opening of the casing. The blind plug, which preferably has a closed outer end face and / or a tubular outer surface, prevents contamination of the interior of the hose-like inner leadthrough and the peripheral region of the inner leadthrough covered by it. Likewise, the internal passage can initially be closed at the end, with the closure area subsequently being separated off. In order to facilitate the implementation, the blind plug may have a rigid or flexible insertion aid, in particular a string or a rod.

Anschließend wird der Blindstopfen entfernt und der Abschlussring an dem Umfangsbereich der Innendurchführung befestigt, der durch das Entfernen des Blindstopfens frei geworden ist. Wie vorstehend beschrieben, kann der Abschlussring, der starr oder flexibel ausgebildet sein kann, in einer Weiterbildung an der Austrittsöffnung der Hülle befestigt werden und diese – bis auf die Innendurchführung – verschließen. Ein an dem Umfangsbereich der Innendurchführung befestigter Teil des Abschlussringes kann insbesondere drehbar an einem an der Austrittsöffnung der Hülle befestigten Teil des Abschlussringes gelagert oder integral bzw. einteilig mit diesem ausgebildet sein.Subsequently, the blind plug is removed and the closing ring attached to the peripheral portion of the internal passage, which has become free by the removal of the blanking plug. As described above, the end ring, which may be rigid or flexible, be attached in a development at the outlet opening of the shell and this - except for the internal passage - close. A part of the end ring attached to the peripheral region of the internal passage can in particular be rotatably mounted on a part of the end ring fastened to the outlet opening of the shell or can be integrally or integrally formed therewith.

Der Umfangsbereich der Innendurchführung, der durch das Entfernen des Blindstopfens frei geworden ist, wurde durch den Blindstopfen vor Verschmutzung beim Durchführen geschützt. Unter einem Befestigen an dem Umfangsbereich wird vorliegend insbesondere ein Befestigen derart, dass der Umfangsbereich in Längsrichtung der Innendurchführung gesehen ganz oder teilweise von dem Abschlussring abgedeckt ist, verstanden. Der Umfangsbereich, der durch das Entfernen des Blindstopfens frei geworden ist, kann in Längsrichtung ein- oder beidseitig über den Abschlussring hinausragen. Gleichermaßen kann der Abschlussring außer dem Umfangsbereich, der durch das Entfernen des Blindstopfens frei geworden ist, oder einem Teil dieses Umfangsbereichs auch einen Umfangsbereich der Innendurchführung abdecken, der zuvor nicht von dem Blindstopfen abgedeckt war. Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen und den Ausführungsbeispielen. Hierzu zeigt, teilweise schematisiert:The peripheral portion of the internal passage, which has become free by the removal of the blanking plug, was protected by the blanking plug from contamination when performing. In the present case, a fastening to the peripheral region is understood to mean, in particular, fastening such that the circumferential region, as seen in the longitudinal direction of the internal passageway, is completely or partially covered by the terminating ring. The peripheral area, which has become free due to the removal of the blanking plug, can project in the longitudinal direction on one or both sides beyond the closing ring. Likewise, in addition to the peripheral area which has become vacant by the removal of the blanking plug or a part of this peripheral area, the closing ring can also cover a peripheral area of the internal passage which was not previously covered by the blind plug. Further advantages and features emerge from the subclaims and the exemplary embodiments. This shows, partially schematized:

1: einen Teil einer Instrumentenanordnung eines Chirurgierobotersystems nach einer Ausführung der Erfindung in einem perspektivischen Schnitt; 1 FIG. 2 shows a part of an instrument arrangement of a surgical robot system according to an embodiment of the invention in a perspective section; FIG.

2: ein instrumentenseitiges Umsetzungsgetriebe nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung; 2 an instrument-side conversion gear according to another embodiment of the present invention;

3: das Umsetzungsgetriebe der 2 in einem anderen perspektivischen Schnitt; 3 : the gearbox of the 2 in another perspective section;

4: einen Schnitt einer Kegelkupplung einer Instrumentenanordnung nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung; 4 a section of a cone clutch of an instrument assembly according to an embodiment of the present invention;

5: weitere Ausführungen einer solchen Kegelkupplung; 5 : further versions of such a cone clutch;

6: eine Wellenkupplung einer Instrumentenanordnung nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung; 6 a shaft coupling of an instrument assembly according to an embodiment of the present invention;

7: einen Schnitt dieser Wellenkupplung der 6; 7 : a section of this shaft coupling the 6 ;

8: eine Magnetkupplung einer Instrumentenanordnung nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung; 8th a magnetic coupling of an instrument assembly according to an embodiment of the present invention;

9: die Magnetkupplung der 8 in einem Schnitt; 9 : the magnetic coupling of the 8th in a cut;

10: in zwei perspektivischen Ansichten ein Umsetzgetriebe nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung; 10 in two perspective views, a transfer gear according to an embodiment of the present invention;

11: einen vergrößerten Schnitt des Umsetzgetriebes der 10; 11 : an enlarged section of the transfer gear of the 10 ;

12: ein Instrument nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung mit einem distalen Umsetzgetriebe in einer perspektivischen Gesamtansicht (oben) bzw. einem vergrößerten Teilschnitt (unten); 12 : An instrument according to an embodiment of the present invention with a distal transfer gear in a perspective overall view (top) and an enlarged partial section (bottom);

13: eine Instrumenten-Schnittstelle nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung; 13 an instrument interface according to an embodiment of the present invention;

14: die Instrumenten-Schnittstelle der 13 mit verbundenem Blindstopfen; 14 : the instrument interface of the 13 with blind plug connected;

15: die Instrumenten-Schnittstelle der 14 mit entferntem Blindstopfen; 15 : the instrument interface of the 14 with the blind plug removed;

16: die Instrumenten-Schnittstelle der 15 mit verbundenem Abschlussring; 16 : the instrument interface of the 15 with connected end ring;

17: die Instrumenten-Schnittstelle der 16 mit ankoppelndem Instrument; 17 : the instrument interface of the 16 with coupling instrument;

18: eine Instrumentenanordnung mit einem eingeführten Zusatz-Instrument nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung; 18 : an instrument assembly with an inserted accessory instrument according to an embodiment of the present invention;

19: einen Teil eines Instruments einer Instrumentenanordnung nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung; 19 a part of an instrument of an instrument arrangement according to another embodiment of the present invention;

20: einen Teil eines Instruments einer Instrumentenanordnung nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung; und 20 a part of an instrument of an instrument arrangement according to another embodiment of the present invention; and

21A, 21B: ein Umhüllen eines Roboters mit einer Hülle nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung. 21A . 21B FIG. 3: A wrapping of a robot with a casing according to an embodiment of the present invention.

1 zeigt einen Teil einer Instrumentenanordnung eines Chirurgierobotersystems nach einer Ausführung der Erfindung in einem perspektivischen Schnitt. 1 shows a part of an instrument assembly of a surgical robot system according to an embodiment of the invention in a perspective section.

Die Instrumentenanordnung umfasst ein Instrument 1, eine damit verbundene Antriebseinheit 2 und eine zwischen Antriebseinheit und Instrument angeordnete Instrumenten-Schnittstelle mit einer sterilen Hülle 5.The instrument arrangement comprises an instrument 1 , an associated drive unit 2 and an instrument interface with a sterile sheath disposed between the drive unit and the instrument 5 ,

In diesem Ausführungsbeispiel fallen die Drehachsen der Antriebseinheit mit einer Schaftachse des Instruments zusammen. Dieses Konzept eignet sich insbesondere für Instrumente, die mit Zug-/Druckstangen aktuiert werden.In this embodiment, the axes of rotation of the drive unit coincide with a shaft axis of the instrument. This concept is particularly suitable for instruments that are actuated with push / pull rods.

Das sterile chirurgische Instrument 1 ist auf der in 1 linken, die Antriebseinheit 2 auf der in 1 rechten Seite dargestellt. Das Instrument 1 ist über einen Anschlussflansch 4 an einem proximalen Ende des Instrumentenschafts 3 mit einem Gehäuse 6 der Antriebseinheit 2 mechanisch lösbar verbunden. Die Antriebseinheit 2 ist von einer sterilen Hülle 5 umgeben, um die Kontamination des Operationsgebiets zu verhindern. The sterile surgical instrument 1 is on the in 1 left, the drive unit 2 on the in 1 right side shown. The instrument 1 is via a connecting flange 4 at a proximal end of the instrument shaft 3 with a housing 6 the drive unit 2 mechanically releasably connected. The drive unit 2 is from a sterile shell 5 surrounded to prevent contamination of the operating area.

Im Gehäuse 6 der Antriebseinheit 2 befinden sich in diesem Ausführungsbeispiel drei unabhängige Drehantriebe mit jeweils einer Antriebswelle 10,13 bzw. 15 und einem zugehörigen Elektromotor 7, 8 bzw. 9. Die Antriebswellen 10, 13, 15 sind als Hohlwellen ausgeführt und zueinander koaxial angeordnet. Antriebswelle 10 ist an einer Lagerstelle 11 im Gehäuse 6 vollwertig gelagert. Die innere Antriebswelle 13 ist mit einem Lager 12 in der Antriebswelle 10, die Antriebswelle 15 mit einem Lager 14 in der Antriebswelle 13 gelagert. Dieses Konzept ermöglicht vorteilhaft einen vor allem in radialer Richtung sehr kompakten Aufbau der trennbaren Instrument-Schnittstelle.In the case 6 the drive unit 2 are in this embodiment, three independent rotary actuators, each with a drive shaft 10 . 13 respectively. 15 and an associated electric motor 7 . 8th respectively. 9 , The drive shafts 10 . 13 . 15 are designed as hollow shafts and arranged coaxially with each other. drive shaft 10 is at a storage location 11 in the case 6 fully stocked. The inner drive shaft 13 is with a warehouse 12 in the drive shaft 10 , the drive shaft 15 with a warehouse 14 in the drive shaft 13 stored. This concept advantageously allows a very compact design of the separable instrument interface, especially in the radial direction.

In einer Mehrroboter-Anwendung kann somit das Risiko von Kollisionen zwischen einzelnen Robotern aufgrund des geringeren zulässigen Mindestabstands zwischen den Instrumenten deutlich reduziert werden.In a multi-robot application, therefore, the risk of collisions between individual robots can be significantly reduced due to the smaller permissible minimum distance between the instruments.

Die symbolischen Darstellungen der Elektromotoren 7, 8, 9 beinhalten weitere für einen geregelten Betrieb erforderliche Komponenten wie beispielsweise Getriebe und/oder Sensoren. Bevorzugte Ausführungen sind konzentrisch angeordnete Motoreinheiten, die entweder als Direktantriebe oder als Motoren mit nachgeschaltetem Untersetzungsgetriebe, zum Beispiel Planetengetrieben oder Harmonic-Drive Getrieben realisiert sein können.The symbolic representations of electric motors 7 . 8th . 9 include other components required for controlled operation, such as transmissions and / or sensors. Preferred embodiments are concentrically arranged motor units, which can be realized either as direct drives or as motors with a downstream reduction gear, for example planetary gears or harmonic drive gears.

In einer nicht dargestellten Abwandlung können die Drehantriebe radial versetzte Elektromotoren, die die Antriebswellen jeweils mit einem Stirnrad- oder Reibradgetriebe antreiben, oder orthogonal versetzte Elektromotoren aufweisen, die die Antriebswellen jeweils mit einem Schnecken-, Schraubenrad-, oder Kronenradgetriebe antreiben.In a modification, not shown, the rotary actuators radially offset electric motors that drive the drive shafts each with a Stirnrad- or friction gear, or orthogonally offset electric motors that drive the drive shafts each with a worm, helical, or crown gear.

Die ineinander geschachtelten Antriebswellen 10, 13 und 15 werden auf Instrumentenseite in Form der Antriebswellen 16, 17 bzw. 18 fortgeführt, die ebenfalls als Hohlwellen ausgeführt und zueinander koaxial angeordnet sind. Die Lagerung der instrumentenseitigen Antriebswellen 16, 17 und 18 ist als Fest-Los-Lagerung ausgebildet, wobei Festlager 28, 29 und 30 am proximalen Ende des Instrumentenschafts 3 angeordnet sind. Welle 16 ist an der Lagerstelle 28 im Instrumentenschaft 3 radial und axial gelagert. Die innenliegende Antriebswelle 17 ist mit dem Lager 29 in der Antriebswelle 16, die Antriebswelle 18 mit dem Lager 30 in Welle 17 abgestützt. Als Loslager fungieren Schiebehülsen 23, 24 und 25, die zugleich Bestandteile eines instrumentenseitigen Umsetzgetriebes 22 zur Umwandlung der rotatorischen Antriebsbewegung in eine translatorische Bewegung von Zug- und/oder Schubmittel 26, 39 bzw. 40 (vgl. 10). Diese übertragen schließlich die Antriebsbewegung zu den Instrumenten- bzw. Endeffektorfreiheitsgraden am distalen Ende des Instrumentenschafts 3.The nested drive shafts 10 . 13 and 15 be on the instrument side in the form of the drive shafts 16 . 17 respectively. 18 continued, which are also designed as hollow shafts and arranged coaxially with each other. The storage of instrument-side drive shafts 16 . 17 and 18 is designed as a fixed-lot storage, with fixed storage 28 . 29 and 30 at the proximal end of the instrument shaft 3 are arranged. wave 16 is at the depository 28 in the instrument panel 3 mounted radially and axially. The internal drive shaft 17 is with the warehouse 29 in the drive shaft 16 , the drive shaft 18 with the warehouse 30 in wave 17 supported. Sliding sleeves function as floating bearings 23 . 24 and 25 , at the same time components of an instrument-side transfer gear 22 for converting the rotary drive movement into a translational movement of traction and / or pushing means 26 . 39 respectively. 40 (see. 10 ). These eventually transmit the drive motion to the instrument or end effector degrees of freedom at the distal end of the instrument shaft 3 ,

1 zeigt exemplarisch nur ein Zug- und/oder Schubmittel 26, wenngleich für jeden Freiheitsgrad des Instruments ein eigenes Übertragungsglied vorgesehen ist. 1 shows by way of example only a pulling and / or pushing means 26 , although a separate transmission element is provided for each degree of freedom of the instrument.

Beispiele für derartige Zug- und/oder Schubmittel sind Seilzüge, Bowdenzüge oder Zug-/Druckstangen.Examples of such pulling and / or pushing means are cables, Bowden cables or pull / push rods.

Zur Verbindung der Antriebswellen 10, 13 und 15 der Antriebseinheit mit den instrumentenseitigen Antriebswellen 16, 17 und 18 ist ein Kupplungsmechanismus vorgesehen, der zugleich eine Sterilbarriere zwischen dem Instrument und der unsterilen Antriebseinheit darstellt. Die in 1 exemplarisch dargestellte Kupplung ist eine Kegel-Kupplung, die die Antriebsmomente durch Reib- oder Formschluss überträgt.For connecting the drive shafts 10 . 13 and 15 the drive unit with the instrument-side drive shafts 16 . 17 and 18 a clutch mechanism is provided which at the same time represents a sterile barrier between the instrument and the non-sterile drive unit. In the 1 exemplified coupling is a cone clutch that transmits the drive torque by frictional or positive locking.

Durch dieses Konstruktionsprinzip können auch die in der koaxialen Anordnung innenliegenden Antriebswellen 15 und 18 als Hohlwellen ausgeführt werden. Somit verbleibt im Zentrum des Instrumentenschafts 3 ausreichend Platz, um weitere Antriebsmittel, beispielsweise einen Bowdenzug, eine Drehwelle mit biegsamem Abschnitt im Bereich eines Mehrfachgelenks zum Antrieb eines Endeffektors und/oder ein Zusatz-Instrument, insbesondere eine elektrische Leitung, einen Schlauch oder dergleichen durchzuführen. Eine weitere mögliche Anwendung dieses Konstruktionsprinzips ist das Einführen von chirurgischen Spezial-Instrumenten durch das Zentrum des Instrumentenschafts.By this design principle can also be in the coaxial arrangement inside drive shafts 15 and 18 be designed as hollow shafts. Thus remains in the center of the instrument shaft 3 sufficient space to perform further drive means, such as a Bowden cable, a rotary shaft with flexible section in the region of a multiple joint for driving an end effector and / or an additional instrument, in particular an electrical line, a hose or the like. Another possible application of this design principle is the introduction of specialized surgical instruments through the center of the instrument shaft.

Um die Sterilität der durch die Instrumentenmitte durchgeführten Elemente auch im Bereich der Antriebseinheit 2 zu gewährleisten, erstreckt sich die Sterilbarriere mit einer Innendurchführung in Form eines sterilen Führungsrohrs 27 durch die gesamte Antriebseinheit 2, wie nachfolgend beschrieben.To the sterility of the elements performed through the center of the instrument also in the area of the drive unit 2 To ensure the sterile barrier extends with an internal passage in the form of a sterile guide tube 27 through the entire drive unit 2 , as described below.

2 zeigt ein instrumentenseitiges Umsetzungsgetriebe 100 nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung, bei der Antriebswellen- und Schaftachse orthogonal sind. Diese Anordnung eignet sich besonders für Instrumente, die mit Seilzügen aktuiert werden. Sie kann jedoch auch für Instrumente mit Zug-/Druckstangen eingesetzt werden, indem die instrumentenseitigen Getriebe zur Umsetzung der Rotation einer Antriebswelle in eine Translation eines Zug- und/oder Schubmittels beispielsweise als Schubkurbelmechanismus realisiert sein kann. 2 shows an instrument-side transfer gear 100 according to another embodiment of the present invention, wherein the drive shaft and shaft axis are orthogonal. This arrangement is particularly suitable for instruments that are actuated with cables. However, it can also be used for instruments with push / pull rods by the instrument-side gearbox for implementing the rotation of a drive shaft can be realized in a translation of a pulling and / or pushing means, for example as a sliding crank mechanism.

Am proximalen Ende des Instruments 101 befindet sich ein Gehäuse 104, das mit dem Instrumentenschaft 103 unlösbar verbunden ist. Das Instrument 101 ist am proximalen Ende mit der Antriebseinheit 102 (dessen Gehäuse nicht dargestellt ist) über eine Sterilbarriere 105 verbunden. Die Antriebswellen 106, 107 und 108 sind in der Antriebseinheit 102 koaxial angeordnet, um möglichst kompakte Abmessungen zu erreichen. Sie werden auf Instrumentenseite jeweils als Seilrolle 109, 110 bzw. 111 fortgeführt. Die Verbindung der Wellenstücke geschieht jeweils mit den sterilen Kupplungs-Zwischensegmenten 116, 117 und 118, die zueinander drehbar sind.At the proximal end of the instrument 101 there is a housing 104 that with the instrument shaft 103 is permanently connected. The instrument 101 is at the proximal end with the drive unit 102 (whose housing is not shown) via a sterile barrier 105 connected. The drive shafts 106 . 107 and 108 are in the drive unit 102 coaxially arranged to achieve compact dimensions possible. They are each on the instrument side as a pulley 109 . 110 respectively. 111 continued. The connection of the shaft pieces is done in each case with the sterile coupling intermediate segments 116 . 117 and 118 that are rotatable relative to each other.

Ein Kupplungs-Zwischenelement 118 der außenliegenden Antriebswelle 106 ist mit der Sterilbarriere 105 verbunden und in dieser drehbar gelagert. Im Ausführungsbeispiel sind die Antriebswellen von Antriebseinheit und Instrument mittels einer Stirnzahnkupplung formschlüssig gekoppelt, die mit Bezug auf 6 genauer beschrieben wird.A coupling intermediate element 118 the outer drive shaft 106 is with the sterile barrier 105 connected and rotatably mounted in this. In the exemplary embodiment, the drive shafts of drive unit and instrument are positively coupled by means of a spur gear coupling, with reference to 6 will be described in more detail.

Die Seilzüge 112, 113 und 114, die die Instrument-Freiheitsgrade aktuieren, sind um die instrumentenseitigen Seilrollen bzw. Antriebswellen 109, 110 bzw. 111 gewickelt, sodass der Kraftfluss zwischen den Antriebswellen 106, 107 und 108 und den Instrument-Freiheitsgraden geschlossen ist. Optional kann eine Rohrdurchführung 115 vorgesehen sein, die beispielsweise zur Führung eines Zusatz-Instruments, insbesondere von Medienleitungen, zum distalen Ende des Instrumentenschafts 103 verwendet werden kann.The cables 112 . 113 and 114 , which actuate the instrument degrees of freedom, are around the instrument-side pulleys or drive shafts 109 . 110 respectively. 111 wrapped so that the power flow between the drive shafts 106 . 107 and 108 and the degrees of instrumental freedom is closed. Optionally, a pipe feedthrough 115 be provided, for example, to guide an additional instrument, in particular of media lines to the distal end of the instrument shaft 103 can be used.

Lösbare Kupplung mit Sterilbarriere für mindestens einen rotatorischen AntriebsstrangDetachable coupling with sterile barrier for at least one rotary drive train

Zur Anbindung des Instruments an die Antriebseinheit ist ein einfach lösbarer Kupplungsmechanismus vorgesehen, der zugleich die Sterilbarriere zwischen dem Instrument und der unsterilen Antriebseinheit darstellt.To connect the instrument to the drive unit, an easily releasable coupling mechanism is provided, which at the same time represents the sterile barrier between the instrument and the non-sterile drive unit.

4 zeigt in einem Schnitt die Kegelkupplung des Ausführungsbeispiels der 1 mit Sterilbarriere. Die Kupplungsanordnung überträgt die Antriebsmomente von den Antriebswellen 10, 13 und 15 durch Reib- oder Formschluss auf die instrumentenseitigen Antriebswellen 16, 17 und 18. An den proximalen Enden der instrumentenseitigen Hohlwellen 16, 17 und 18 sind Koppelteile in Form von Aussenkegel 34, 35 und 36 angeordnet, die mit der jeweiligen Hohlwelle fest verbunden sind. An den distalen Enden der Antriebswellen 10, 13 und 15 sind Koppelteile 31, 32, 33 mit Innenkegeln angeordnet. Die Verbindung der Wellenenden erfolgt über kegelförmige Zwischenelemente 19, 20 bzw. 21, die als Sterilbarriere fungieren. Diese Elemente sind miteinander und auch mit der Sterilbarriere 5 abgedichtet verbunden. Diese Verbindungen dienen lediglich der einfachen Handhabung bei der Installation der Sterilbarriere, lassen aber ansonsten alle zur Funktion erforderlichen Bewegungen der Zwischenelemente zu, insbesondere eine Drehung mit den Antriebswellen. Zugleich stellen diese Zwischenelemente 19, 20 bzw. 21 eine Spalt- bzw. Labyrinthdichtung zwischen den Koppelteilen dar. 4 shows in a section the cone clutch of the embodiment of the 1 with sterile barrier. The clutch assembly transmits the drive torques from the drive shafts 10 . 13 and 15 by frictional or positive locking on the instrument-side drive shafts 16 . 17 and 18 , At the proximal ends of the instrument side hollow shafts 16 . 17 and 18 are coupling parts in the form of external cone 34 . 35 and 36 arranged, which are fixedly connected to the respective hollow shaft. At the distal ends of the drive shafts 10 . 13 and 15 are coupling parts 31 . 32 . 33 arranged with inner cones. The connection of the shaft ends via conical intermediate elements 19 . 20 respectively. 21 that act as a sterile barrier. These elements are together and also with the sterile barrier 5 sealed connected. These connections are only for easy handling during the installation of the sterile barrier, but otherwise allow all necessary for the function movements of the intermediate elements, in particular a rotation with the drive shafts. At the same time make these intermediate elements 19 . 20 respectively. 21 a gap or labyrinth seal between the coupling parts.

Die an den Antriebswellen 10, 13 und 15 angeordneten Koppelteile 31, 32, 33 sind jeweils mit einer Welle drehfest, jedoch axial verschieblich verbunden, zum Beispiel durch ein Zahn- oder Polygonwellenprofil. Somit kann die zur Kraftübertragung nötige axiale Vorspannkraft beispielsweise durch Federn, die auf die antriebsseitigen Koppelteile wirken, aufgebracht werden. Zugleich wird ein möglicher Axialversatz zwischen den antriebs- und instrumentenseitigen Wellenabschnitten ausgeglichen.The at the drive shafts 10 . 13 and 15 arranged coupling parts 31 . 32 . 33 are each rotatably connected to a shaft, but axially displaceably connected, for example by a tooth or Polygonwellenprofil. Thus, the force required for transmitting axial preload force can be applied, for example by springs acting on the drive-side coupling parts. At the same time a possible axial offset between the drive and instrument side shaft sections is compensated.

Anstelle der Kombination von antriebsseitigen Innenkegeln und instrumentenseitigen Aussenkegeln sind für jede Paarung einer inneren und einer äußeren Antriebswelle von Antriebseinheit und Instrument noch weitere Anordnungen denkbar, die in 5 skizziert sind: Koppelteil 31/32/33, 34/35/36 Fig. 5 oben links Fig. 5 oben rechts Fig. 5 unten links Fig. 5 unten rechts innere Antriebshohlwelle der Antriebseinheit Innenkegel Außenkegel Innenkegel Außenkegel innere Antriebshohlwelle des Instruments Innenkegel Außenkegel Innenkegel Außenkegel äußere Antriebshohlwelle der Antriebseinheit Außenkegel Innenkegel Innenkegel Außenkegel äußere Antriebshohlwelle des Instruments Außenkegel Innenkegel Innenkegel Außenkegel Instead of the combination of drive-side inner cones and instrument-side outer cones further arrangements are conceivable for each pairing of an inner and an outer drive shaft of the drive unit and instrument, in 5 are sketched: coupling part 31 / 32 / 33 . 34 / 35 / 36 Fig. 5 top left Fig. 5 top right Fig. 5 bottom left Fig. 5 bottom right inner drive hollow shaft of the drive unit inner cone outer cone inner cone outer cone inner drive hollow shaft of the instrument inner cone outer cone inner cone outer cone outer drive hollow shaft of the drive unit outer cone inner cone inner cone outer cone outer drive hollow shaft of the instrument outer cone inner cone inner cone outer cone

6 zeigt eine Wellenkupplung mit Sterilbarriere, die die Antriebsmomente formschlüssig über Stirnverzahnungen zum Beispiel eine Hirth-Verzahnung von den Antriebswellen 10, 13 und 15 auf die instrumentenseitigen Antriebswellen 16, 17 und 18 überträgt, 7 einen Schnitt dieser Wellenkupplung. Die Wellenkupplung kann anstelle der Kegelkupplung der 4, 5 insbesondere bei einer Instrumentenanordnung nach 1 oder 2, 3 vorgesehen sein. 6 shows a shaft coupling with sterile barrier, the drive torques form-fit via spur gear teeth, for example, a Hirth toothing of the drive shafts 10 . 13 and 15 on the instrument-side drive shafts 16 . 17 and 18 transmits, 7 a section of this shaft coupling. The shaft coupling can replace the cone clutch of the 4 . 5 especially with an instrument arrangement 1 or 2 . 3 be provided.

Hierzu sind an den proximalen Koppelteilen der instrumentenseitigen Hohlwellen 16, 17 und 18 Stirnverzahnungen 203, 204, 205 aufgebracht, die mit der jeweiligen Hohlwelle fest verbunden sind. An den distalen Enden der Antriebswellen 10, 13, 15 sind Koppelteile in Form von Schiebehülsen mit Stirnverzahnung 200, 201, 202 angeordnet. Die Verbindung der Wellenenden erfolgt über hülsenartige Zwischenelemente 206, 207 und 208 mit beidseitiger Stirnverzahnung, die als Sterilbarriere fungieren. Die Zwischenhülsen 206, 207, 208 sind durch die Halteringe 209, 210, 211 untereinander und mit der Sterilbarriere 5 verbunden. Auch die Innendurchführung bzw. das sterile Führungsrohr 27 ist auf diese Weise mit der innersten Zwischenhülse 208 verbunden, sodass die gesamte Anordnung eine Sterilbarriere mit Spaltdichtungen darstellt. Die Zwischenhülsen 206, 207, 208 dienen lediglich der einfachen Handhabung bei der Installation der Sterilbarriere, lassen aber ansonsten alle zur Funktion erforderlichen Bewegungen zu. Sie fungieren als Spalt- bzw. Labyrinthdichtungen.For this purpose, at the proximal coupling parts of the instrument-side hollow shafts 16 . 17 and 18 spur gear teeth 203 . 204 . 205 applied, which are fixedly connected to the respective hollow shaft. At the distal ends of the drive shafts 10 . 13 . 15 are coupling parts in the form of sliding sleeves with spur toothing 200 . 201 . 202 arranged. The connection of the shaft ends via sleeve-like intermediate elements 206 . 207 and 208 with bilateral serrations, which act as a sterile barrier. The intermediate sleeves 206 . 207 . 208 are through the retaining rings 209 . 210 . 211 with each other and with the sterile barrier 5 connected. Also the internal passage or the sterile guide tube 27 is in this way with the innermost intermediate sleeve 208 connected so that the entire assembly is a sterile barrier with gap seals. The intermediate sleeves 206 . 207 . 208 They are used only for easy handling during the installation of the sterile barrier, but otherwise allow all the movements required for the function. They act as gap or labyrinth seals.

Die auf den Antriebswellen 10, 13 und 15 angeordneten Schiebehülsen 200, 201, 202 sind jeweils mit den Wellen drehfest, jedoch axial verschieblich verbunden, beispielsweise durch ein Zahn- oder Polygonwellenprofil. Somit kann die zur Kraftübertragung nötige axiale Vorspannkraft beispielsweise durch Federn, die auf die Schiebehülsen 200, 201, 202 wirken, aufgebracht werden. Zugleich wird ein möglicher Axialversatz zwischen den antriebs- und instrumentenseitigen Wellenabschnitten ausgeglichen.The on the drive shafts 10 . 13 and 15 arranged sliding sleeves 200 . 201 . 202 are each rotatably connected to the shafts, but axially displaceably connected, for example by a tooth or Polygonwellenprofil. Thus, the force required for transmitting axial preload force, for example, by springs on the sliding sleeves 200 . 201 . 202 act, be applied. At the same time a possible axial offset between the drive and instrument side shaft sections is compensated.

Eine weitere Variante einer Wellenkupplung mit Sterilbarriere ist die in 8 gezeigte Magnetkupplung. Die Wellenkupplung kann anstelle der Kegel- bzw. Wellenkupplung der 4 bis 7 insbesondere bei einer Instrumentenanordnung nach 1 oder 2, 3 vorgesehen sein.Another variant of a shaft coupling with sterile barrier is the in 8th shown magnetic coupling. The shaft coupling can instead of the bevel or shaft coupling of the 4 to 7 especially with an instrument arrangement 1 or 2 . 3 be provided.

An den distalen Enden der Antriebswellen 10, 13 und 15 sind jeweils Koppelteile in Form von Magnetringen 200, 201 bzw. 202 fixiert. Analog sind auf den instrumentenseitigen Hohlwellen 16, 17 und 18 jeweils Koppelteile in Form von Magnetringen 203, 204 bzw. 205 fixiert. Alle Magnetringe 200 bis 205 sind sektorweise magnetisiert und mit, vorzugsweise kleinem, Axialabstand bzw. Luftspalt zueinander ausgerichtet, um möglichst hohe Antriebsmomente übertragen zu können. Die Höhe des übertragbaren Moments hängt neben dem Luftspalt auch von der magnetischen Feldstärke und der Anzahl der Magnetsektoren ab.At the distal ends of the drive shafts 10 . 13 and 15 are each coupling parts in the form of magnetic rings 200 . 201 respectively. 202 fixed. Analog are on the instrument side hollow shafts 16 . 17 and 18 each coupling parts in the form of magnetic rings 203 . 204 respectively. 205 fixed. All magnet rings 200 to 205 are sector-wise magnetized and aligned with, preferably small, axial distance or air gap to each other in order to transmit the highest possible drive torque can. The height of the transmittable torque depends not only on the air gap but also on the magnetic field strength and the number of magnetic sectors.

9 zeigt die Magnetkupplung mit Sterilbarriere in einem Schnitt. Die Magnetringe sind mit minimalem Axialabstand zueinander ausgerichtet, um möglichst hohe Antriebsmomente übertragen zu können. Ein vorteilhaftes Merkmal dieses Kupplungsprinzips ist die einfache Gestaltung der sterilen Hülle 5. Aufgrund des geringen axialen Luftspalts der Magnetkupplung kann eine einfache Folie verwendet werden und erfordert kein spezielles Formteil. 9 shows the magnetic coupling with sterile barrier in a section. The magnetic rings are aligned with minimal axial distance from each other in order to transmit the highest possible drive torque can. An advantageous feature of this coupling principle is the simple design of the sterile sheath 5 , Due to the small axial air gap of the magnetic coupling, a simple film can be used and does not require a special molded part.

Umsetzen der Bewegungsart Rotation – Translation auf InstrumentenseiteImplementation of the movement type Rotation - Translation on instrument side

In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung werden ausschließlich Drehantriebe verwendet. Die Antriebsstränge in robotergeführten chirurgischen Instrumenten verwenden jedoch aufgrund des engen Bauraums im Instrumentenschaft überwiegend Seilzüge oder Zug-/Druckstangen zur Übertragung der Antriebsbewegungen zum distalen Ende des Instruments. Daher ist nach vorstehend beschriebener trennbarer Instrumenten-Schnittstelle ein instrumentenseitiges Umsetzgetriebe 22 vorgesehen, um die rotatorische Antriebsbewegung in eine translatorische Bewegung der Seilzüge oder Zug-/Druckstangen zu wandeln.In one embodiment of the present invention, only rotary actuators are used. The drive trains in robot-guided surgical instruments, however, use predominantly cables or push / pull rods to transmit the drive movements to the distal end of the instrument due to the tight space in the instrument shaft. Therefore, according to the separable instrument interface described above, an instrument-side transfer gear 22 provided to convert the rotary drive movement in a translational movement of the cables or push / pull rods.

10 zeigt in zwei perspektivischen Ansichten ein Umsetzgetrieb 22 nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung, bei dem für jede Antriebswelle eine eigene Schiebehülse vorgesehen ist. Im hier dargestellten Fall setzen die drei Schiebehülsen 23, 24 und 25 die Drehung der Antriebswellen 16, 17 und 18 in eine Translation der Zug- und/oder Schubmittel 26, 39 und 40 um. Die Schiebehülsen 23, 24 und 25 fungieren zugleich als distales Loslager für die Hohlwellen 16, 17 bzw. 18. Die Schiebehülsen selbst verfügen nur über einen translatorischen Freiheitsgrad, der die Verschiebung entlang der Schaftachse zulässt. Die Einschränkung der Freiheitsgrade der Schiebehülsen 23, 24 und 25 wird durch Nut-Führungen 41, 42, 43 erreicht, die ineinander geschachtelt sind. Die Schiebehülsen 23, 24 und 25 sind derart ineinander gesteckt, dass eine außen liegende Hülse die Lagerung der innen liegenden Hülse übernimmt. Dadurch wird eine sehr kompakte Bauform erreicht. 10 shows in two perspective views a transfer gear 22 according to an embodiment of the present invention, in which a separate sliding sleeve is provided for each drive shaft. In the case shown here put the three sliding sleeves 23 . 24 and 25 the rotation of the drive shafts 16 . 17 and 18 in a translation of the pulling and / or pushing means 26 . 39 and 40 around. The sliding sleeves 23 . 24 and 25 act as a distal floating bearing for the hollow shafts 16 . 17 respectively. 18 , The sliding sleeves themselves have only a translational degree of freedom, which allows the displacement along the shaft axis. The restriction of the degrees of freedom of the sliding sleeves 23 . 24 and 25 is through groove guides 41 . 42 . 43 reached, which are nested in each other. The sliding sleeves 23 . 24 and 25 are inserted into one another such that an outer sleeve takes over the storage of the inner sleeve. This achieves a very compact design.

Entsprechend ist die äußere Schiebehülse 23 im Instrumentenschaft 3 gelagert. Eine Übergangspassung zwischen der Hülse 23 und dem Schaft 3 dient als Radiallagerung. Eine Drehung der Hülse 23 wird durch eine an der Hülse 23 fixierte Passfeder 41 blockiert, die in einer Nut, die in den Instrumentenschaft 3 eingebracht ist, gleitet. Die Schiebehülse 24 ist in der äußeren Schiebehülse 23 gelagert. Eine Übergangspassung zwischen Hülse 24 und Hülse 25 dient als Radiallagerung. Eine Drehung der Hülse 24 wird durch die Nutführung 42 blockiert. Die innere Schiebehülse 25 ist in der Schiebehülse 24 gelagert. Eine Übergangspassung zwischen Hülse 25 und Hülse 24 dient als Radiallagerung. Eine Drehung der Hülse 25 wird durch die Nutführung 43 blockiert.Accordingly, the outer sliding sleeve 23 in the instrument panel 3 stored. A transition fit between the sleeve 23 and the shaft 3 serves as a radial bearing. A rotation of the sleeve 23 is through one on the sleeve 23 fixed feather key 41 blocked in a groove in the instrument shaft 3 is inserted, slides. The sliding sleeve 24 is in the outer sliding sleeve 23 stored. A transition fit between sleeve 24 and sleeve 25 serves as a radial bearing. A rotation of the sleeve 24 is through the groove guide 42 blocked. The inner sliding sleeve 25 is in the sliding sleeve 24 stored. A transition fit between sleeve 25 and sleeve 24 serves as a radial bearing. A rotation of the sleeve 25 is through the groove guide 43 blocked.

Die Ankopplung der Antriebswellen an die Schiebehülsen erfolgt mit einer Nutführung, deren Funktionsweise exemplarisch mit Bezug auf die innenliegende Hohlwelle 18 und 11 erläutert wird, die einen vergrößerten Schnitt zeigt. Am distalen Ende von Hohlwelle 18 ist eine wendelförmige Nut 37 eingebracht. Ein Stift 38, der an der Schiebehülse 25 fixiert ist, greift formschlüssig in die Wendelnut 37 ein. Somit führt eine Drehung der Hohlwelle 18 zu einer Verschiebung der Hülse 25 entlang der Schaftachse und somit auch zu einer Verstellbewegung des Zug- und/oder Schubmittels 26. Am distalen Ende der Schiebehülsen 23, 24 und 25 sind die Zug- und/oder Schubmittel 26, 39 und 40 angebunden, die die Antriebsbewegung zu den Instrumentenfreiheitsgraden bzw. einem Endeffektor am distalen Ende des Instrumentenschafts 3 übertragen.The coupling of the drive shafts to the sliding sleeves takes place with a groove guide, whose mode of operation is exemplary with respect to the internal hollow shaft 18 and 11 will be explained, which shows an enlarged section. At the distal end of the hollow shaft 18 is a helical groove 37 brought in. A pen 38 that is attached to the sliding sleeve 25 is fixed, engages positively in the helical groove 37 one. Thus, a rotation of the hollow shaft leads 18 to a displacement of the sleeve 25 along the shaft axis and thus also to an adjusting movement of the pulling and / or pushing means 26 , At the distal end of the sliding sleeves 23 . 24 and 25 are the pulling and / or pushing means 26 . 39 and 40 connected, the drive movement to the instrument degrees of freedom and an end effector at the distal end of the instrument shaft 3 transfer.

Ein Vorteil dieser Lösung ist, dass die Antriebsbewegungen, insbesondere Stellwinkel und Winkelgeschwindigkeit, innerhalb eines jeden Instruments an die jeweiligen Erfordernisse angepasst werden können, da die Steigung der Kulissenführung das Übersetzungsverhältnis und den Arbeitsbereich bestimmt. Somit kann die Antriebseinheit für eine möglichst große Anzahl verschiedenartiger Instrumente eingesetzt und die Wirtschaftlichkeit und Benutzerfreundlichkeit gesteigert werden.An advantage of this solution is that the drive movements, in particular setting angle and angular velocity can be adapted to the respective requirements within each instrument, since the slope of the slotted guide determines the transmission ratio and the working range. Thus, the drive unit can be used for the largest possible number of different instruments and the efficiency and ease of use can be increased.

Anstelle der in 10, 11 dargestellten proximalen Anordnung kann das Umsetzgetriebe alternativ auch am distalen Ende des Instruments, also möglichst nahe an der Instrumentenkinematik und dem Endeffektor angeordnet werden. 12 zeigt ein Instrument 400 nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung mit einem distalen Umsetzgetriebe in einer perspektivischen Gesamtansicht (oben in 12) bzw. einem vergrößerten Teilschnitt (unten in 12).Instead of in 10 . 11 Alternatively, the transfer gear can also be arranged at the distal end of the instrument, ie as close as possible to the instrument kinematics and the end effector. 12 shows an instrument 400 according to an embodiment of the present invention with a distal transfer gear in a perspective overall view (above in 12 ) or an enlarged partial section (bottom in 12 ).

Das Umsetzgetriebe befindet sich am distalen Ende des Instruments 400 und damit nahe an der Instrumentenkinematik 402 und dem Endeffektor 403. Die Aktuation des distalen Gelenks 402, das im gezeigten Beispiel als Parallelkinematik ausgeführt ist, geschieht mit Zug- und/oder Schubmitteln in Form von Koppelstangen 408 und 409, die mit dem Segment, das den Endeffektor trägt, drehbar verbunden sind. Die jeweils anderen Enden der Koppelstangen 408 und 409 sind mit den Schiebehülsen 406 und 407 drehbar verbunden, die zum Einstellen der Gelenkwinkel entlang der Schaftachse verfahren werden. Die Schiebehülsen 406 und 407 sind mit den Hohlwellen 404 bzw. 405 verbunden, wobei die Umsetzung der rotatorischen Antriebsbewegung in die translatorische Vorschubbewegung der Hülse mit der mit Bezug auf 10, 11 beschriebenen Kulissenmechanik erfolgt. Im Zentrum der inneren Hohlwelle 405 verbleibt ausreichend Platz, um Antriebsmittel, beispielsweise einen Bowdenzug oder eine Drehwelle mit biegsamem Abschnitt im Bereich des Mehrfachgelenks zum Antrieb des Endeffektors 403 und/oder ein Zusatz-Instrument, insbesondere elektrische Zuleitungen, Schläuche oder dergleichen durchzuführen.The transfer gear is located at the distal end of the instrument 400 and thus close to the instrument kinematics 402 and the end effector 403 , The actuation of the distal joint 402 , which is executed in the example shown as a parallel kinematic, done with traction and / or pushing means in the form of coupling rods 408 and 409 which are rotatably connected to the segment carrying the end effector. The other ends of the coupling rods 408 and 409 are with the sliding sleeves 406 and 407 rotatably connected, which are moved to adjust the joint angle along the shaft axis. The sliding sleeves 406 and 407 are with the hollow shafts 404 respectively. 405 connected, wherein the implementation of the rotary drive movement in the translational feed movement of the sleeve with the reference to 10 . 11 described scenery mechanism takes place. In the center of the inner hollow shaft 405 there remains sufficient space to drive means, such as a Bowden cable or a rotating shaft with a flexible portion in the region of the multiple joint for driving the end effector 403 and / or an additional instrument, in particular electrical leads, hoses or the like to perform.

Im Gegensatz zu den bei üblichen Instrumenten der minimal-invasiven Roboterchirurgie verwendeten Seilzügen wird die Antriebsleistung von der Antriebseinheit zur Instrumentenspitze bei dieser Ausführung mit zum Instrumentenschaft koaxialen Hohlwellen übertragen. Daraus kann eine deutlich höhere Belastbarkeit und Steifigkeit des Antriebsstrangs gegenüber Seilzügen oder dünnen Vollwellen resultieren, weshalb vorteilhafterweise höhere Antriebskräfte übertragen werden können. Somit empfiehlt sich diese Ausführung besonders für Instrumente, bei denen höhere Prozesskräfte auftreten, z. B. Klammernahtgeräte.In contrast to the pulleys used in conventional instruments of minimally invasive robotic surgery, the drive power is transmitted from the drive unit to the instrument tip in this embodiment with hollow shafts coaxial with the instrument shaft. This can result in a significantly higher load capacity and rigidity of the drive train compared to cables or thin solid shafts, which is why advantageously higher driving forces can be transmitted. Thus, this design is particularly recommended for instruments where higher process forces occur, eg. B. staplers.

Sterilbarriere zwischen Antriebseinheit und Instrument Sterile barrier between drive unit and instrument

Einige Komponenten der Antriebseinheit halten den Umweltbedingungen während eines Sterilisationsprozesses nicht stand. Deshalb weist die Instrumenten-Schnittstelle eine sterile Hülle auf, die die Antriebseinheit im Betrieb abdeckt. Neben der Hülle, die das Gehäuse der Antriebseinheit sicher umschließt und üblicherweise als Folienschlauch ausgeführt ist, soll die Instrumenten-Schnittstelle zwischen Antriebseinheit und Instrument die Übertragung von mechanischer Leistung und elektrischen Signalen ermöglichen und zugleich die Kontamination des Operationsfeldes durch die unsterile Antriebseinheit verhindern.Some drive unit components will not withstand environmental conditions during a sterilization process. Therefore, the instrument interface has a sterile sheath that covers the drive unit during operation. In addition to the shell, which encloses the housing of the drive unit safely and is usually designed as a film tube, the instrument interface between the drive unit and instrument to allow the transmission of mechanical power and electrical signals while preventing contamination of the surgical field by the non-sterile drive unit.

13 zeigt einen Überblick der Instrumenten-Schnittstelle 500 mit verschiedenen Teilkomponenten, die beispielsweise bei der Instrumentenanordnung der 1 vorgesehen sein kann. 13 shows an overview of the instrument interface 500 with different subcomponents, for example, in the instrument arrangement of 1 can be provided.

Die Instrumenten-Schnittstelle 500 weist eine sterile Folienhülle 501 auf, die das Gehäuse der Antriebseinheit 2 umschließt, einen formstabilen Flansch bzw. Instrumententräger 5, der zur Koppelung der Antriebsstränge beispielsweise die mit Bezug auf 4 beschriebenen kegelförmigen Zwischenelementen 19, 20, 21 aufweist, sowie eine Innendurchführung in Form des Führungsrohrs 27. Ein Abschlussring 503 verbindet das Führungsrohr 27 mit der Folienhülle 501. Um die Sterilität des Führungsrohrs 27 beim Einführen in die Antriebseinheit 2 zu wahren, ist das Führungsrohr 27 an seinem proximalen Ende zunächst mit einem Blindstopfen 502 verschlossen, der einen Teil der Mantelfläche mit abdeckt. Die Instrumenten-Schnittstelle 500 ist als Komplett-Baugruppe konzipiert, bei der alle Einzelteile zu einer Einheit verbunden sind. Dadurch wird die Handhabung stark vereinfacht. Im Falle der mit Bezug auf 8 erläuterten Magnetkupplung ist eine Folie als Sterilbarriere bzw. Instrumenten-Schnittstelle zwischen den Wellenabschnitten ausreichend.The instrument interface 500 has a sterile foil wrapper 501 on top of the housing of the drive unit 2 encloses a dimensionally stable flange or instrument carrier 5 for example, with reference to the coupling of the drive trains 4 described conical intermediate elements 19 . 20 . 21 has, as well as an internal passage in the form of the guide tube 27 , A closing ring 503 connects the guide tube 27 with the foil cover 501 , To the sterility of the guide tube 27 during insertion into the drive unit 2 to preserve, is the guide tube 27 at its proximal end, first with a blind plug 502 closed, which covers a part of the lateral surface with. The instrument interface 500 is designed as a complete assembly, in which all individual parts are connected in one unit. This greatly simplifies handling. In the case of with respect to 8th explained magnetic coupling is a film sufficient as a sterile barrier or instrument interface between the shaft sections.

Die weiteren 14 bis 17 veranschaulichen das sterile Einpacken der Antriebseinheit und den Anschluss eines chirurgischen Instruments an diese. Als erster Schritt (vgl. 14) wird der Instrumententräger 5 auf die Antriebseinheit gesetzt. Zugleich wird das sterile Führungsrohr 27 in die Hohlwelle sowie die Zwischenstücke 19, 20, 21 der Wellenkupplungen in die Antriebseinheit 2 eingeführt und die Folienhülle über die Antriebseinheit 2 gestreift. Dann wird der Blindstopfen 502, der nach dem Durchschieben des sterilen Führungsrohrs 27 durch die Hohlwelle der Antriebseinheit 2 unsteril ist, durch einen unsterilen Mitarbeiter des OP-Teams vom Führungsrohr 27 abgezogen und entsorgt (vgl. 15). Da der Blindstopfen 502 auch einen Teil der Mantelfläche des Führungsrohrs 27 abdeckt, bleibt der Abschnitt des Führungsrohrs 27, der aus der Antriebseinheit 2 ragt, steril. Schließlich wird die sterile Hülle durch Fügen des Abschlussrings 503 auf das Führungsrohr 27 abgeschlossen (vgl. 16). 17 zeigt schließlich das Andocken eines chirurgischen Instruments 1 an die steril verpackte Antriebseinheit 2.The others 14 to 17 illustrate the sterile packaging of the drive unit and the connection of a surgical instrument to this. As a first step (cf. 14 ) becomes the instrument carrier 5 set to the drive unit. At the same time, the sterile guide tube 27 in the hollow shaft and the intermediate pieces 19 . 20 . 21 the shaft couplings in the drive unit 2 introduced and the foil cover on the drive unit 2 striped. Then the blind plug is 502 after pushing through the sterile guide tube 27 through the hollow shaft of the drive unit 2 is unsterile, by an unsterile staff of the surgical team from the guide tube 27 withdrawn and disposed of (cf. 15 ). Because the blind plug 502 also a part of the lateral surface of the guide tube 27 covers, remains the section of the guide tube 27 that comes from the drive unit 2 sticks out, sterile. Finally, the sterile sheath is made by joining the end ring 503 on the guide tube 27 completed (cf. 16 ). 17 finally shows the docking of a surgical instrument 1 to the sterile packed drive unit 2 ,

Führen von zusätzlichen Antriebssträngen und/oder Zusatz-Instrumenten durch den Instrumentenschaft zum distalen Ende des InstrumentsPassing additional drive trains and / or additional instruments through the instrument shaft to the distal end of the instrument

Neben der einfachen mechanischen Gestaltung der trennbaren Instrument-Schnittstelle bietet die koaxiale Anordnung aller Antriebswellen den Vorteil, dass das Zentrum von Antriebseinheit und Instrument frei sind, um zusätzliche Antriebsmittel, zum Beispiel Seilzüge, Bowdenzüge und/oder Drehwellen, zum Betätigen des Endeffektors durchzuführen. Zum Beispiel kann ein Bowdenzug doppelt verwendet werden: Die Hülle dient der Übertragung einer ersten, die Seele der Übertragung einer weiteren Betätigungskraft. Es können auch elektrische Leitungen für Monopolar- oder Bipolarinstrumente, oder Saug- und Spülschläuche in der Mitte des Instrumentenschafts geführt werden. Gleichermaßen können auch andere Zusatz-Instrumente durch den Roboter geführt werden, zum Beispiel Lichtwellenleiter für Laseranwendungen oder flexible Instrumente zur Argon-Plasma Koagulation, für die Kryo-Chirurgie oder Wasserstrahl-Chirurgie, die häufig für Tumorresektionen eingesetzt werden.In addition to the simple mechanical design of the separable instrument interface, the coaxial arrangement of all the drive shafts has the advantage that the center of the drive unit and instrument are free to perform additional drive means, for example, cables, Bowden cables and / or rotary shafts, for actuating the end effector. For example, a Bowden cable can be used twice: The shell serves to transmit a first, the soul of the transmission of a further actuating force. Also, electrical leads for monopolar or bipolar instruments, or suction and irrigation tubes may be routed in the center of the instrument shaft. Similarly, other auxiliary instruments may be guided by the robot, for example, optical fibers for laser applications or flexible instruments for argon plasma coagulation, for cryosurgery or water jet surgery, which are often used for tumor resections.

18 zeigt eine Instrumentenanordnung mit einem ein- bzw. durchgeführten starren oder flexiblen Zusatz-Instrument. 18 shows an instrument assembly with a rigid or flexible additional instrument introduced or performed.

Hierzu wird das Zusatz-Instrument 504 nach Anlegen der sterilen Hülle 501 durch das Führungsrohr 27 von hinten durch die Antriebseinheit 2 bis zum distalen Ende des Instruments 1 vorgeschoben und in dieser Lage fixiert. Anschließend kann das Zusatz-Instrument 504 wie ein gewöhnliches robotergeführtes Instrument verwendet werden und mit den vom Instrument 1 bereitgestellten Freiheitsgraden im Operationsgebiet bewegt werden. Neben der Eignung für starre und flexible Zusatz-Instrumente ist ein Vorteil dieser Lösung, dass kein zusätzlicher Bauraum im Bereich der trennbaren Instrument-Schnittstelle benötigt wird, um das Zusatz-Instrument 504 in den Instrumentenschaft einzuführen.This is the additional instrument 504 after applying the sterile sheath 501 through the guide tube 27 from behind through the drive unit 2 to the distal end of the instrument 1 advanced and fixed in this position. Subsequently, the additional instrument 504 as an ordinary robot-guided instrument and with the instrument 1 provided degrees of freedom are moved in the operation area. Besides the suitability for rigid and flexible additional instruments, an advantage of this solution is that no additional space is needed in the area of the separable instrument interface to the auxiliary instrument 504 into the instrumentation.

19 zeigt einen Teil eines Instruments einer Instrumentenanordnung nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung, die sich insbesondere für flexible Zusatz-Instrumente eignet. Hier wird das Zusatz-Instrument 507 nicht durch die Antriebseinheit 2, sondern durch einen gebogenen Rohrabschnitt 506 eingeführt, der am Instrumentenschaft 505 unmittelbar vor der Antriebseinheit 2 bzw. Instrumenten-Schnittstelle angeordnet ist. Bei dieser Lösung kann die sterile Hülle 501 einfacher gestaltet sein, da das Zusatz-Instrument 507 nicht von hinten durch die Antriebseinheit geführt wird. 19 shows a part of an instrument of an instrument assembly according to another embodiment of the present invention, which is particularly suitable for flexible additional instruments. This is the additional instrument 507 not by the drive unit 2 but through a bent pipe section 506 introduced at the instrument shaft 505 immediately in front of the drive unit 2 or instrument interface is arranged. In this solution, the sterile sheath 501 be simpler, since the additional instrument 507 is not guided from behind by the drive unit.

20 zeigt einen Teil eines Instruments einer Instrumentenanordnung nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung, bei der Antriebs- und Schaftachse orthogonal sind. Hier können sowohl starre als auch flexible Zusatz-Instrumente ein- bzw. durchgeführt werden. Das Zusatz-Instrument 508 wird durch ein Führungsrohr 115 von hinten durch das Gehäuse 104 bis zum distalen Ende des Instrumentenschafts 103 vorgeschoben und fixiert. Anschließend kann das ZusatzInstrument 508 wie ein gewöhnliches robotergeführtes Instrument verwendet werden und mit den vom Instrument 100 bereitgestellten Freiheitsgraden im Operationsgebiet bewegt werden. Auch hier ist kein Bauraum am proximalen Ende des Instrumentenschafts nötig, um das Zusatz-Instrument 508 einzuführen. 20 shows a portion of an instrument assembly instrument according to another embodiment of the present invention in which the drive and shaft axes are orthogonal. Here, both rigid and flexible additional instruments can be introduced or carried out. The additional instrument 508 is through a guide tube 115 from behind through the housing 104 to the distal end of the instrument shaft 103 advanced and fixed. Subsequently, the ZusatzInstrument 508 as an ordinary robot-guided instrument and with the instrument 100 provided degrees of freedom are moved in the operation area. Again, no space is needed at the proximal end of the instrument shaft to the additional instrument 508 introduce.

Die Antriebseinheit stellt die mechanische Antriebsleistung für alle aktiven Freiheitsgrade des chirurgischen Instruments zur Verfügung. Sie befindet sich am proximalen Ende des Instruments und ist als eigenständiges Modul konzipiert, das sich als Antrieb unterschiedlicher Instrumente eignet. Um eine Kontamination des Operationsgebiets zu vermeiden, ist die Antriebseinheit mit einer sterilen Schutzhülle hermetisch abgeschlossen.The drive unit provides the mechanical drive power for all active degrees of freedom of the surgical instrument. It is located at the proximal end of the instrument and is designed as a standalone module that can drive different instruments. To avoid contamination of the operating area, the drive unit is hermetically sealed with a sterile protective cover.

Die trennbare Instrumenten-Schnittstelle befindet sich zwischen der Antriebseinheit und dem chirurgischen Instrument. Ihre primäre Aufgabe ist die mechanische Anbindung des chirurgischen Instruments an die Antriebseinheit. Sie stellt zum einen den Kraftfluss zwischen den Funktionseinheiten Antrieb und Instrument her und sorgt für eine exakte und wiederholgenaue Relativ-Positionierung und Fixierung dieser Einheiten. Um die benötigte mechanische Leistung auf das Instrument zu übertragen, umfasst die trennbare Instrumenten-Schnittstelle außerdem lösbare Kupplungen, die den Kraftfluss zwischen den Einzelantrieben in der Antriebseinheit und den Antriebssträngen im Instrument herstellen. Um die Sterilität des chirurgischen Instruments unter allen Umständen zu gewährleisten, fungiert die trennbare Instrumenten-Schnittstelle zugleich als Sterilbarriere zwischen der unsterilen Antriebseinheit und einem sterilen Instrument.The separable instrument interface is located between the drive unit and the surgical instrument. Their primary task is the mechanical connection of the surgical instrument to the drive unit. On the one hand, it establishes the power flow between the functional units drive and instrument and ensures exact and repeatable relative positioning and fixation of these units. To deliver the required mechanical power to the instrument, the separable instrument interface also includes releasable couplings that provide power flow between the individual drives in the drive unit and the drive trains in the instrument. To ensure the sterility of the surgical instrument under all circumstances, the separable instrument interface also acts as a sterile barrier between the non-sterile drive unit and a sterile instrument.

Vorteilhafterweise ist das Ankoppeln eines chirurgischen Instruments einer Instrumentenanordnung nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung einfach und erfordert keine vertieften Fachkenntnisse des Robotersystems. Die trennbare Instrumenten-Schnittstelle nach einer Ausführung erlaubt vorteilhafterweise das wiederholbar zuverlässige Einkoppeln des Instruments einschließlich aller Kraftübertragungselemente ohne visuelle Kontrolle. Die Schnittstelle kann vorzugsweise eine oder mehrere Antriebsbewegungen von einer Antriebseinheit auf ein chirurgisches Instrument übertragen, während die Sterilität auf Instrumentenseite gewahrt bleiben kann. Antriebseinheit und/oder trennbare Instrumenten-Schnittstelle beanspruchen vorteilhafterweise einen geringen Bauraum, um insbesondere bei einem System mit mehreren Robotern die Kollisionsgefahr zu minimieren. Um die Leistungsfähigkeit des robotergeführten Instruments aus regelungstechnischer Sicht zu verbessern, ist die Übertragung von mechanischer Antriebsenergie auf das chirurgische Instrument möglichst spiel- und schlupffrei ausgebildet.Advantageously, coupling a surgical instrument to an instrument assembly according to an embodiment of the present invention is simple and does not require in-depth knowledge of the robotic system. The separable instrument interface according to one embodiment advantageously allows the repeatably reliable coupling of the instrument including all the power transmission elements without visual control. The interface may preferably transmit one or more drive motions from a drive unit to a surgical instrument, while maintaining sterility on the instrument side. Drive unit and / or separable instrument interface take advantage of a small space, especially in a system with multiple robots to minimize the risk of collision. In order to improve the performance of the robot-guided instrument from a control engineering point of view, the transmission of mechanical drive energy to the surgical instrument is designed to be as free of play and slip as possible.

21A, 21B zeigen ein Umhüllen eines Roboters mit einer Hülle nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung. Der Roboter, dessen Roboterhand in 21A, 21B teilweise angedeutet ist, weist eine Hohlwelle auf. Durch diese wird eine schlauchartige Innendurchführung 27 einer Hülle 501 geführt, die eine Austrittsöffnung 507 aufweist. Das durchgeführte Ende der Innendurchführung 27 ist anfangs, beispielsweise klemmschlüssig, mit einem Blindstopfen 502 abgedeckt, der eine geschlossene Stirnfläche und eine rohrartige Mantelfläche aufweist, um das Innere und einen stirnseitigen Umfangsbereich der Innendurchführung 27 vor Verschmutzung beim Durchführen zu schützen. 21A . 21B show a wrapping of a robot with a shell according to an embodiment of the present invention. The robot whose robot hand is in 21A . 21B partially indicated, has a hollow shaft. Through this is a hose-like internal passage 27 a shell 501 led, which has an outlet opening 507 having. The performed end of the internal passage 27 is initially, for example, clamped, with a blind plug 502 covered, which has a closed end face and a tubular outer surface around the inside and a front-side peripheral portion of the internal passage 27 protect against contamination while performing.

Der Blindstopfen 502 wird durch die Hohlwelle und die Austrittsöffnung 507 durchgeführt (21A) und anschließend entfernt. An dem, dadurch freigewordenen Umfangsbereich der Innendurchführung 27 und dem Rand der Austrittsöffnung 507 wird, wiederum beispielsweise klemmschlüssig, ein steriler Abschlussring 503A, 503B befestigt (21B). So kann in einfacher Weise eine sterile Umhüllung des Roboters mit Hohlwelle bzw. gleichermaßen der Antriebseinheit einer Instrumentenanordnung dargestellt werden.The blind plug 502 is through the hollow shaft and the outlet opening 507 carried out ( 21A ) and then removed. At the, thereby freed peripheral area of the internal passage 27 and the edge of the exit opening 507 is, again for example, by clamping, a sterile end ring 503A . 503B attached ( 21B ). Thus, a sterile enclosure of the robot with hollow shaft or likewise the drive unit of an instrument arrangement can be represented in a simple manner.

Im Ausführungsbeispiel ist die Innendurchführung 27 an ihrem dem Blindstopfen 502 bzw. Abschlussring 503 entgegengesetzten Ende (unten in 21A, 21B) drehhab an der Hülle 501 gelagert, beispielsweise wie vorstehend mit Bezug auf die Zwischenelemente der Instrumenten-Schnittstelle beschrieben. Der Abschlussring ist zweiteilig ausgebildet, wobei ein an dem Umfangsbereich der Innendurchführung befestigter Teil 503A des Abschlussringes drehbar an einem an der Austrittsöffnung der Hülle befestigten Teil 503B des Abschlussringes gelagert ist. Auf diese Weise ist die Innendurchführung 27 als ganzes drehbar an der Hülle 501 gelagert und kann insbesondere mit einem durch die Hohlwelle bewegten Zusatz-Instrument mitgedreht werden. In einer (nicht dargestellten) Abwandlung kann die Innendurchführung auch integral bzw. einstückig mit der Hülle ausgebildet und/oder mittels eines einteiligen Abschlussringes verbunden sein, wobei eine eventuelle Drehung der Hohlwelle beispielsweise durch Lose der Innendurchführung bzw. Hülle kompensiert werden kann.In the exemplary embodiment, the internal passage is 27 at her the blind plug 502 or closing ring 503 opposite end (below in 21A . 21B ) rotate on the case 501 stored, for example, as described above with respect to the intermediate elements of the instrument interface. The end ring is formed in two parts, wherein a fixed to the peripheral region of the internal passage part 503A the end ring rotatably mounted on a part attached to the outlet opening of the shell 503B the end ring is mounted. In this way is the internal passage 27 as a whole rotatable on the shell 501 stored and can be rotated in particular with a moving through the hollow shaft additional instrument. In a (not shown) modification, the internal passage can also be formed integrally or integrally with the shell and / or be connected by means of a one-piece end ring, with a possible rotation of the hollow shaft can be compensated for example by lots of internal passage or shell.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1, 100, 101, 4001, 100, 101, 400: Instrumentinstrument
2, 1022, 102: Antriebseinheitdrive unit
44: Anschlussflanschflange
3, 103, 5053, 103, 505: Instrumentenschaftinstrument shaft
5, 105, 5015, 105, 501: (sterile) Hülle(sterile) sheath
6, 1046, 104: Gehäusecasing
7, 8, 97, 8, 9: Elektromotorelectric motor
11, 12, 14, 28, 29, 3011, 12, 14, 28, 29, 30: Lagerstelledepository
19, 20, 21, 206, 207, 20819, 20, 21, 206, 207, 208: Zwischenelementintermediate element
2222: Umsetzungsgetriebeconversion gear
23, 24, 25, 37, 38, 200, 201, 202, 406, 40723, 24, 25, 37, 38, 200, 201, 202, 406, 407: Schiebehülse (Kulissenführung)Sliding sleeve (sliding guide)
26, 39, 4026, 39, 40: Zug-/SchubmittelPush / pull means
31–36, 200–205, 300–30531-36, 200-205, 300-305: Stirnverzahnung (Koppelteil)Spur toothing (coupling part)
27, 11527, 115: (steriles) Führungsrohr(sterile) guide tube
3737: Wendelnuthelical
3838: Stiftpen
41, 42, 4341, 42, 43: Nut-FührungSlot guide
10, 13, 15, 16, 17, 18, 106, 107, 108, 109, 110, 111, 404, 405, 40610, 13, 15, 16, 17, 18, 106, 107, 108, 109, 110, 111, 404, 405, 406: Antriebswelledrive shaft
402402: Instrumentenkinematiktool kinematics
403403: Endeffektorend effector
408, 409408, 409: Koppelstangecoupling rod
100100: instrumentenseitiges Umsetzungsgetriebeinstrument-side conversion gear
112, 113, 114112, 113, 114: Seilzügecables
115115: Führungsrohrguide tube
116, 117, 118116, 117, 118: KupplungszwischensegmentCoupling intermediate segment
209, 210, 211209, 210, 211: Halteringretaining ring
500500: Instrumenten-SchnittstelleInstrument Interface
501501: (sterile) Folienhülle(sterile) foil wrapper
502502: Blindstopfenblind plug
503503: Abschlussringend ring
504, 507, 508504, 507, 508: Zusatz-InstrumentAdditional instrument
506506: Rohrabschnittpipe section
507507: Austrittsöffnungoutlet opening

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 2009/061915 A2 [0003] WO 2009/061915 A2 [0003]

Claims

Chirurgierobotersystem mit: einem Roboter; und einer, insbesondere lösbar, an dem Roboter befestigten Instrumentenanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 5.Surgery Robot System with: a robot; and a, in particular releasably, attached to the robot instrument assembly according to one of claims 2 to 5.

Instrumentenanordnung zur, insbesondere lösbaren, Befestigung an dem Roboter eines Chirurgierobotersystems nach Anspruch 1, mit: einer Antriebseinheit (2; 102) nach einem der Ansprüche 6 bis 9; einem Instrument (1; 100; 400) nach einem der Ansprüche 10 bis 14, das mit der Antriebseinheit lösbar verbunden ist; und einer Instrumenten-Schnittstelle (5, 500) nach einem der Ansprüche 15 bis 17, die zwischen Antriebseinheit und Instrument angeordnet ist.Instrument assembly for, in particular releasable, attachment to the robot of a surgical robot system according to claim 1, comprising: a drive unit ( 2 ; 102 ) according to any one of claims 6 to 9; an instrument ( 1 ; 100 ; 400 ) according to one of claims 10 to 14, which is releasably connected to the drive unit; and an instrument interface ( 5 . 500 ) according to one of claims 15 to 17, which is arranged between drive unit and instrument.

Instrumentenanordnung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch ein Zusatz-Instrument (504) und/oder ein Antriebsmittel zum Betätigen eines Endeffektors, welches, insbesondere lösbar, durch das Instrument der Instrumentenanordnung eingeführt ist.Instrument arrangement according to claim 2, characterized by an additional instrument ( 504 ) and / or a drive means for actuating an end effector, which, in particular detachably, is introduced by the instrument of the instrument arrangement.

Instrumentenanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Antriebswelle (10, 13, 15; 106, 107, 108) der Antriebseinheit und eine Antriebswelle (16, 17, 18; 109, 110, 111; 404, 405, 406) des Instruments koaxial, insbesondere fluchten angeordnet sind.Instrument arrangement according to one of claims 2 to 3, characterized in that at least one drive shaft ( 10 . 13 . 15 ; 106 . 107 . 108 ) of the drive unit and a drive shaft ( 16 . 17 . 18 ; 109 . 110 . 111 ; 404 . 405 . 406 ) of the instrument coaxial, in particular aligned.

Instrumentenanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Koppelteil (300, 301, 302) einer Antriebswelle der Antriebseinheit und ein Koppelteil (303, 304, 305) einer Antriebswelle des Instruments magnetisch miteinander gekoppelt sind.Instrument arrangement according to one of claims 2 to 4, characterized in that a coupling part ( 300 . 301 . 302 ) a drive shaft of the drive unit and a coupling part ( 303 . 304 . 305 ) of a drive shaft of the instrument are magnetically coupled together.

Antriebseinheit (2; 102) für eine Instrumentenanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, mit wenigstens einem Drehantrieb (7, 8, 9) mit einer Antriebswelle, insbesondere Antriebs-Hohlwelle (10, 13, 15; 106, 107, 108), mit einem Koppelteil (31, 32, 33; 200, 201, 202; 300, 301, 302) zur Koppelung mit einer Antriebswelle des Instruments.Drive unit ( 2 ; 102 ) for an instrument arrangement according to one of claims 2 to 5, with at least one rotary drive ( 7 . 8th . 9 ) with a drive shaft, in particular drive hollow shaft ( 10 . 13 . 15 ; 106 . 107 . 108 ), with a coupling part ( 31 . 32 . 33 ; 200 . 201 . 202 ; 300 . 301 . 302 ) for coupling with a drive shaft of the instrument.

Antriebseinheit nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch wenigstens eine innere Antriebswelle, insbesondere Antriebs-Hohlwelle, die konzentrisch in einer äußeren Antriebs-Hohlwelle angeordnet, insbesondere gelagert ist.Drive unit according to claim 6, characterized by at least one inner drive shaft, in particular drive hollow shaft, which is arranged concentrically in an outer drive hollow shaft, in particular mounted.

Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 6 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Drehantrieb koaxial, insbesondere fluchtend oder parallel versetzt, oder winkelig, insbesondere rechtwinkelig, zu seiner Antriebswelle angeordnet ist.Drive unit according to one of claims 6 to 7, characterized in that at least one rotary drive is arranged coaxially, in particular offset or parallel, or at an angle, in particular at right angles, is arranged to its drive shaft.

Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelteil axial verschieblich, insbesondere vorgespannt, an der Antriebswelle angeordnet ist.Drive unit according to one of claims 6 to 8, characterized in that the coupling part axially displaceable, in particular biased, is arranged on the drive shaft.

Instrument (1; 100; 400) für eine Instrumentenanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, mit einem Instrumentenschaft (3) und wenigstens einer Antriebswelle, insbesondere Antriebs-Hohlwelle (16, 17, 18; 109, 110, 111; 404, 405, 406), mit einem Koppelteil (34, 35, 36; 203, 204, 205; 303, 304, 305) zur Koppelung mit einer Antriebswelle der Antriebseinheit.Instrument ( 1 ; 100 ; 400 ) for an instrument arrangement according to one of claims 2 to 5, with an instrument shaft ( 3 ) and at least one drive shaft, in particular drive hollow shaft ( 16 . 17 . 18 ; 109 . 110 . 111 ; 404 . 405 . 406 ), with a coupling part ( 34 . 35 . 36 ; 203 . 204 . 205 ; 303 . 304 . 305 ) for coupling with a drive shaft of the drive unit.

Instrument nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch wenigstens eine innere Antriebswelle, insbesondere Antriebs-Hohlwelle, die konzentrisch in einer äußeren Antriebs-Hohlwelle angeordnet, insbesondere gelagert ist.Instrument according to claim 10, characterized by at least one inner drive shaft, in particular drive hollow shaft, which is arranged concentrically in an outer drive hollow shaft, in particular mounted.

Instrument nach einem der Ansprüche 10 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle koaxial, insbesondere fluchtend oder parallel versetzt, oder winkelig, insbesondere rechtwinkelig, zu dem Instrumentenschaft angeordnet ist.Instrument according to one of claims 10 to 11, characterized in that the drive shaft is arranged coaxially, in particular aligned or parallel offset, or at an angle, in particular at right angles, to the instrument shaft.

Instrument nach einem der Ansprüche 10 bis 12, gekennzeichnet durch ein Umsetzungsgetriebe zur Umsetzung einer Rotation einer Antriebswelle in eine Translation eines Zug- und/oder Schubmittels.Instrument according to one of claims 10 to 12, characterized by a conversion gear for converting a rotation of a drive shaft in a translation of a pulling and / or pushing means.

Instrument nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Umsetzungsgetriebe eine Kulissenführung (23, 24, 25, 37, 38) aufweist und/oder in einer antriebseinheitszu- oder -abgewandten Hälfte des Instrumentenschaftes angeordnet ist. Instrument according to claim 13, characterized in that the conversion gear a slotted guide ( 23 . 24 . 25 . 37 . 38 ) and / or is arranged in a drive unit to zuzu-or remote half of the instrument shaft.

Instrumenten-Schnittstelle für eine Instrumentenanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, gekennzeichnet durch eine Hülle (5, 501), insbesondere nach Anspruch 18, zum Umhüllen der Antriebseinheit der Instrumentenanordnung.Instrument interface for an instrument arrangement according to one of claims 2 to 5, characterized by a sleeve ( 5 . 501 ), in particular according to claim 18, for wrapping the drive unit of the instrument assembly.

Instrumenten-Schnittstelle nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülle (5, 501) eine Innendurchführung (27) für ein durch das Instrument und die Antriebseinheit der Instrumentenanordnung eingeführtes Zusatz-Instrument aufweist.Instrument interface according to claim 15, characterized in that the envelope ( 5 . 501 ) an internal passage ( 27 ) for an additional instrument introduced by the instrument and the drive unit of the instrument assembly.

Instrumenten-Schnittstelle nach einem der Ansprüche 15 bis 16, gekennzeichnet durch wenigstens ein drehbares, insbesondere kegelförmiges, Zwischenelement (19, 20, 21; 206, 207, 208) zur reib- oder formschlüssigen Koppelung mit dem Koppelteil einer Antriebswelle der Antriebseinheit und/oder des Instruments.Instrument interface according to one of Claims 15 to 16, characterized by at least one rotatable, in particular conical, intermediate element ( 19 . 20 . 21 ; 206 . 207 . 208 ) for friction or positive coupling with the coupling part of a drive shaft of the drive unit and / or the instrument.

Hülle mit einer schlauchartigen Innendurchführung zum Durchführen durch eine Hohlwelle eines Roboters oder einer Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 6 bis 9 und durch eine Austrittsöffnung (507) der Hülle, dadurch gekennzeichnet, dass die Innendurchführung einen Blindstopfen (502) und einen Abschlussring (503) zur Befestigung an einem Umfangsbereich der Innendurchführung aufweist, der durch Entfernen des Blindstopfens frei wird.Case with a hose-like internal passage for passing through a hollow shaft of a robot or a drive unit according to one of claims 6 to 9 and through an outlet opening (FIG. 507 ) of the envelope, characterized in that the internal passage has a blind plug ( 502 ) and a closing ring ( 503 ) for attachment to a peripheral portion of the internal passage, which is released by removing the blanking plug.

Verfahren zum Umhüllen eines Roboters oder einer Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 6 bis 9 mittels einer Hülle nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die mit dem Blindstopfen (502) versehene Innendurchführung durch eine Hohlwelle und die Austrittsöffnung der Hülle durchgeführt, anschließend entfernt und der Abschlussring (503) an dem Umfangsbereich der Innendurchführung befestigt wird, der durch das Entfernen des Blindstopfens frei geworden ist.A method for wrapping a robot or a drive unit according to one of claims 6 to 9 by means of a casing according to the preceding claim, characterized in that the with the dummy plug ( 502 ) performed through a hollow shaft and the outlet opening of the shell, then removed and the closing ring ( 503 ) is attached to the peripheral portion of the internal passage, which has become free by the removal of the blanking plug.