DE102013002813A1 - Haltevorrichtung mit wenigstens einer Klemmbacke für ein chirurgisches Robotersystem - Google Patents
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft eine Haltevorrichtung mit wenigstens einer Klemmbacke, insbesondere für ein chirurgisches Robotersystem, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
- Eine gattungsgemäße Haltevorrichtung ist aus der
EP 1 931 275 B1 bekannt. Die Haltevorrichtung umfasst eine Klemmvorrichtung zum lösbaren Halten eines chirurgischen Gegenstandes, die zwei Klemmbacken und ein Lagerteil umfasst. An dem Lagerteil ist wenigstens eine der Klemmbacken beweglich gelagert, so dass die Klemmvorrichtung zur Aufnahme des chirurgischen Gegenstandes geöffnet werden kann. Für die Betätigung der wenigstens einen beweglich gelagerten Klemmbacke ist ein Betätigungselement in Form eines schwenkbar gelagerten Hebels an der Haltevorrichtung angebracht. Für einen bestimmungsgemäßen Gebrauch der Haltevorrichtung, beispielsweise in einem Operationssaal, ist die Haltevorrichtung mit einer sterilen Umhüllung versehen. Der schwenkbare Hebel ist dann von der sterilen Umhüllung umgeben, so dass die Umhüllung bei Betätigung des Hebels entlang des Hebelweges mit bewegt wird. Dies kann dazu führen, dass die Schutzhülle bei einer Betätigung des Hebels abgerissen oder beschädigt wird. Ferner ist aus der Veröffentlichung nicht ersichtlich, wie sich eine hohe Krafteinwirkung (Überlast) auf den chirurgischen Gegenstand sowie auf die Klemmbacken auswirkt. - Offenbarung der Erfindung
- Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Haltevorrichtung zu schaffen, die manuell betätigt werden kann, ohne dabei eine darüber liegende Schutzhülle zu beschädigen. Zudem soll die Haltevorrichtung ein selbsttätiges Lösen des chirurgischen Gegenstands bei Überlast ohne Beschädigung der Klemmvorrichtung bzw. des Gegenstands selbst ermöglichen.
- Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Haltevorrichtung für ein chirurgisches Robotersystem mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
- Gemäß der Erfindung wird eine Haltevorrichtung für ein chirurgisches Robotersystem vorgeschlagen, mit einer Klemmvorrichtung zum lösbaren Halten eines chirurgischen Gegenstandes, die zumindest zwei Klemmbacken und ein Lagerteil umfasst, an dem wenigstens eine der Klemmbacken beweglich gelagert ist, und mit zumindest einem Betätigungselement zum Betätigen wenigstens einer der Klemmbacken, wobei die Haltevorrichtung mit einer sterilen Umhüllung versehen sein kann. Das erfindungsgemäße Betätigungselement ist dabei axial bewegbar am Lagerteil gelagert. Dies hat den Vorteil, dass die Schutzhülle bei einer Betätigung der Haltevorrichtung nur geringfügig strapaziert wird.
- Das Betätigungselement ist vorzugsweise so gelagert, dass es eine rein translatorische Bewegung entlang einer Geraden ausführt, wenn es betätigt wird.
- Vorzugsweise wird die axiale Bewegung des Betätigungselements in eine Schwenkbewegung der wenigstens einen Klemmbacke umgesetzt.
- Die axiale Bewegungsrichtung des Betätigungselements ist im Bereich des Betätigungselements vorzugsweise etwa quer zum Verlauf der sterilen Umhüllung orientiert. Dadurch wird die sterile Umhüllung nicht auf Zug belastet und damit weder eingerissen noch eingeklemmt.
- Das Betätigungselement ist vorzugsweise so gelagert, dass zum Betätigen eine reine Druckkraft aufzubringen ist, die – von der Umhüllung aus betrachtet – in Richtung Lagerteil orientiert ist.
- Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Klemmvorrichtung zumindest einen am Lagerteil beweglich gelagerten Arm mit zumindest zwei Funktionsabschnitten auf, von denen ein erster Funktionsabschnitt eine Klemmbacke und ein zweiter Funktionsabschnitt einen Betätigungsfortsatz bildet, der mit dem Betätigungselement zusammenwirkt.
- Vorzugsweise ist der Arm etwa mittig am Lagerteil gelagert, so dass beide Funktionsabschnitte etwa dieselbe Länge aufweisen. Um ein gewünschtes Übersetzungsverhältnis einzustellen, können die Funktionsabschnitte des Arms auch eine unterschiedliche Länge aufweisen. Entsprechend kann der Arm außermittig am Lagerteil bewegbar gelagert sein.
- Vorzugsweise ist der beweglich gelagerte Arm einteilig ausgeführt.
- Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die zumindest eine Klemmbacke mit einem Federelement in Schließrichtung belastet. Bei geöffneter Klemmvorrichtung kann somit der zu haltende chirurgische Gegenstand zwischen die Klemmbacken gebracht und dann von der federbelasteten Klemmbacke gehalten werden.
- Das Federelement ist vorzugsweise als Schraubenfeder, insbesondere Druckfeder, ausgebildet.
- Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist die Haltevorrichtung mit einer Überlastschutzeinrichtung ausgestattet, die ein automatisches Öffnen der Klemmvorrichtung erlaubt, wenn eine auf die Klemmvorrichtung im Bereich der Klemmbacken einwirkende äußere Kraft einen Auslösewert erreicht oder überschreitet. Ein von der Haltevorrichtung gehaltener Gegenstand kann somit automatisch – ohne hierzu das Betätigungselement bedienen zu müssen – aus der Klemmvorrichtung gelöst werden.
- Die Überlastschutzeinrichtung umfasst vorzugsweise wenigstens ein auf die Klemmbacke(n) wirkendes Federelement.
- Der Auslösewert der Überlastschutzeinrichtung kann z. B. durch verschiedene Federelemente mit unterschiedlicher Federkonstante variiert werden. Wahlweise können auch Mittel zum Einstellen des Auslösewerts, wie z. B. eine Stellschraube, vorgesehen sein.
- Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein einziges Federelement zum Belasten der beweglich gelagerten Klemmbacke(n) in Schließrichtung und als Überlastschutzeinrichtung vorgesehen.
- Gemäß einer speziellen Ausführungsform der Erfindung kann die Haltevorrichtung auch mit einer Überlastschutzeinrichtung ausgestattet sein, die ein automatisches Lösen der Haltevorrichtung von einem Gegenstand, wie z. B. einem Robotersystem, an dem sie montiert ist, ermöglicht, wenn eine auf die Klemmvorrichtung einwirkende äußere Kraft einen Auslösewert erreicht oder überschreitet. In diesem Fall wird quasi die gesamte Haltevorrichtung vom Gegenstand abgerissen, wenn die äußere Krafteinwirkung zu groß ist.
- Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Betätigungselement über ein Lager, wie z. B. ein Gleitlager, mit wenigstens einer der Klemmbacken gekoppelt. Im Falle eines Gleitlagers gleitet ein Abschnitt des Betätigungselements auf einem korrespondieren Element der Klemmvorrichtung, wenn die Haltevorrichtung betätigt wird. Alternativ kann das Lager auch als Rollen- oder Wälzlager ausgebildet sein.
- Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Betätigungselement mit einem Keilmechanismus gekoppelt, der die translatorische Bewegung des Betätigungselements in eine Schwenkbewegung wenigstens einer der Klemmbacken umsetzt.
- Vorzugsweise besitzt der Keilmechanismus wenigstens eine Keilfläche, entlang derer sich ein korrespondierendes Element, wie z. B. ein Abschnitt eines Hebelarms, bei Bedienung des Betätigungselements bewegt.
- Eine spezielle Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Klemmvorrichtung zwei beweglich gelagerte Klemmbacken und ein einziges Betätigungselement zum gleichzeitigen Öffnen und/oder Schließen beider Klemmbacken aufweist. Auf einfache Art und Weise ist somit eine Einhandbedienung der Klemmvorrichtung möglich, so dass ein Benutzer mit seiner anderen Hand z. B. den zu haltenden chirurgischen Gegenstand in Eingriff mit den Klemmbacken bringen kann.
- Die erfindungsgemäße Haltevorrichtung kann aber auch zwei beweglich gelagerte Klemmbacken aufweisen, wobei für jede Klemmbacke ein separates Betätigungselement vorgesehen ist. Dadurch können beide Klemmbacken unabhängig voneinander bedient werden.
- Bei der zuletzt genannten Ausführungsform sind die beiden Betätigungselemente vorzugsweise einander gegenüberliegend am Lagerteil angeordnet. Die Betätigungsrichtungen der beiden Betätigungselemente sind vorzugsweise entgegengesetzt orientiert, so dass der Bediener beispielsweise durch Schließen von Daumen und Zeigefinger beide Betätigungselemente betätigen kann. D. h. die Betätigungselemente sind vorteilhafterweise zusammendrückbar angeordnet.
- Zwischen den Klemmbacken kann außerdem ein Adapterelement vorgesehen sein, mit dem der Aufnahmequerschnitt zwischen den beiden Klemmbacken hinsichtlich seiner Querschnittsfläche und/oder Querschnittsform an den aufzunehmenden chirurgischen Gegenstand anpassbar ist.
- Vorzugsweise sind für unterschiedliche chirurgische Gegenstände unterschiedliche Adapterelemente vorgesehen.
- Ein Adapterelement kann flexibel, insbesondere biegsam, ausgebildet sein, um es zwischen den Klemmbacken anordnen zu können. Ein Adapterelement ist vorzugsweise aus Kunststoff hergestellt.
- Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Adapterelement Bestandteil einer Umhüllung für die Haltevorrichtung. Das Adapterelement und die Schutzhülle bilden somit ein integrales Bauteil. Das Adapterelement kann z. B. an die Umhüllung angeschweißt oder angeklebt sein. Denkbar wäre auch eine Herstellung aus demselben Material, beispielsweise durch unterschiedliche Dicken der Materialabschnitte für die Umhüllung und das Adapterelement.
- Die sterile Umhüllung kann vorzugsweise aus einer Folie und/oder einem Abdecktuch bestehen.
- Nach einer speziellen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Klemmvorrichtung und/oder das Adapterelement zumindest einen Sensor aufweisen, der das Vorhandensein und/oder die ordnungsgemäße Aufnahme des chirurgischen Gegenstandes und/oder des Adapterelements zwischen den Klemmbacken und/oder eine Eigenschaft des Gegenstandes und/oder des Adapterelements detektiert.
- Mit einem solchen Sensor kann z. B. festgestellt werden, ob die Überlastschutzeinrichtung ausgelöst wurde, oder ob sich der Gegenstand oder das Adapterelement noch zwischen den Klemmbacken befinden. Wahlweise könnte auch erkannt werden, welches Adapterelement oder welcher Gegenstand zwischen den Klemmbacken angeordnet ist. Um die Präsenz eines Gegenstands und/oder Adapters zu erkennen, kann z. B. ein Kraft- oder Näherungssensor oder ein optischer Sensor verwendet werden. Der Typ des gehaltenen Gegenstands und/oder Adapters kann z. B. mittels bekannter RFID-Technik erkannt werden.
- Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann auch ein Sensor vorgesehen sein, mit dem eine auf die Klemmvorrichtung bzw. das Adapterelement einwirkende Kraft erfasst werden kann. Der Auslösewert der Überlastschutzeinrichtung kann z. B. abhängig von der ermittelten Kraft eingestellt werden.
- Bei dem chirurgischen Gegenstand kann es sich um eine Schleuse, eine Trokarhülse, einen Port oder jeden anderen Gegenstand handeln, der für einen chirurgischen Eingriff benötigt wird. Hierzu zählen z. B. auch Endoskope oder andere optische bzw. bilderzeugende Instrumente.
- Die in dieser Anmeldung offenbarten Merkmale können für sich alleine und in beliebiger Kombination mit einem anderen beschriebenen Merkmal kombiniert werden. Dies gilt auch für ein Merkmal, welches nur zusammen mit einem anderen beschriebenen und/oder gezeigten Merkmal kombiniert widergegeben ist.
- Kurze Beschreibung der Zeichnung
- Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
-
1 ein chirurgisches Robotersystem mit einer Haltevorrichtung, -
2 eine Haltevorrichtung mit geschlossener Klemmvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, -
3 die Haltevorrichtung nach2 mit geöffneter Klemmvorrichtung, -
4 eine Haltevorrichtung mit geschlossener Klemmvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, -
5 die Haltevorrichtung nach4 mit geöffneter Klemmvorrichtung, -
6 eine Haltevorrichtung mit geöffneter Klemmvorrichtung und einem Adapterelement nach einem ersten Ausführungsbeispiel, -
7 die Haltevorrichtung nach6 mit geschlossener Klemmvorrichtung, -
8 eine Haltevorrichtung mit einem Adapterelement nach einem zweiten Ausführungsbeispiel und -
9 eine Haltevorrichtung mit einer Überlastschutzeinrichtung. - Ausführungsformen der Erfindung
-
1 zeigt ein schematisch dargestelltes Robotersystem mit einem Roboter1 und einer daran befestigten chirurgischen Vorrichtung2 . Der Roboter1 besitzt ein Grundelement3 , eine Robotersteuerung4 , einen Roboterarm mit mehreren Gelenken5 und mehreren Armelementen6 , sowie als letztes Gelenk einen Roboterkopf5' . Der Roboterkopf5' weist ein Kupplungselement auf, an das die chirurgische Vorrichtung2 über eine komplementär dazu ausgebildete Kupplungseinrichtung7 angebunden ist. - Die chirurgische Vorrichtung
2 umfasst einen lang gestreckten, verstellbaren Arm45 , an dem eine Schnittstelle9 zur Befestigung eines chirurgischen Instruments10 sowie eine Haltevorrichtung11 zum Halten eines chirurgischen Gegenstandes12 , wie z. B. einer Trokarhülse bzw. Schleuse, vorgesehen sind. Die Haltevorrichtung11 befindet sich hier am distalen Ende des Arms45 . Die Haltevorrichtung11 ist fest mit dem verstellbaren Arm45 verbunden und kann vorzugsweise als bauliche Einheit mit dem verstellbaren Arm45 ausgebildet sein. - Am distalen Ende des chirurgischen Instruments
10 ist ein Endeffektor10' vorhanden, wie z. B. eine Schere, ein Greifer, ein Skalpell, etc., der durch den chirurgischen Gegenstand12 hindurch gesteckt wurde. - Der Roboter
1 , die chirurgische Vorrichtung2 sowie die Haltevorrichtung11 sind von einer sterilen Umhüllung13 umgeben, wobei Teile des Instruments10 und des chirurgischen Gegenstands12 außerhalb der sterilen Umhüllung13 liegen. -
2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Haltevorrichtung11 im Detail. Die Haltevorrichtung11 umfasst hier ein Lagerteil8 , das abschnittweise als Hohlkörper bzw. kastenförmig ausgebildet sein kann. Am Lagerteil8 ist eine Klemmvorrichtung11' angebracht, die zum Halten des Gegenstandes12 ausgebildet ist. - Die Klemmvorrichtung
11' umfasst zwei Klemmarme14' ,15' , die jeweils an einem Lager16 ,17 beweglich am Lagerteil8 gelagert sind. Im Ausführungsbeispiel sind die Klemmarme14' ,15' schwenkbar am Lagerteil8 gelagert und weisen ein Lagerauge16' ,17' auf, in das jeweils ein Lagerbolzen eingreift. Jeder Klemmarm14' ,15' hat zwei Funktionsabschnitte, nämlich eine Klemmbacke14 ,15 und einen Betätigungsfortsatz20 ,21 , der mit jeweils einem axial bewegbaren Betätigungselement18 ,19 zusammenwirkt. Die Betätigungsfortsätze20 ,21 ragen in den Hohlkörper hinein und verlaufen in der in2 dargestellten geschlossenen Stellung der Klemmbacken14 ,15 etwa parallel und mit Abstand zueinander. Die beiden Lager16 ,17 sind im Abstand zueinander am Lagerteil8 angeordnet. - Die Betätigungselemente
18 ,19 laufen jeweils durch eine in der Wandung des Lagerteils8 befindliche Öffnung und sind somit im Lagerteil8 axial bewegbar geführt. Außerhalb des Lagerteils8 weisen die Betätigungselemente18 ,19 einen Betätigungsknopf auf. Am anderen Ende kann jedes Betätigungselement18 ,19 eine Betätigungsplatte aufweisen, die über ein Gleitlager20' ,21' mit dem zugehörigen Betätigungsfortsatz20 ,21 zusammenwirkt. An jedem Betätigungsfortsatz20 ,21 kann eine ballig ausgeführte Erhebung vorgesehen sein. - Zum Öffnen der Klemmvorrichtung
11' , bzw. zum Bewegen der Klemmbacken14 ,15 in die in3 dargestellte offene Stellung, werden die Betätigungselemente18 ,19 axial in Richtung der Pfeile PF translatorisch verlagert, wodurch die Klemmarme14' ,15' um ihre Lager16 ,17 schwenken und so die Klemmbacken14 ,15 voneinander weg bewegt werden. Die axiale Bewegungsrichtung der Betätigungselemente18 ,19 ist im Bereich selbiger Betätigungselemente nahezu etwa quer zum Verlauf der sterilen Umhüllung13 orientiert. Somit wird die Umhüllung13 dabei lediglich in der Bewegungsrichtung PF ausgelenkt. - Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Betätigungselemente
18 ,19 an sich gegenüberliegenden Wandungen des Lagerteils8 angebracht. Somit sind die Betätigungskräfte in Pfeilrichtung PF in entgegengesetzter Richtung orientiert und wirken als Druckkräfte. - Zwischen den Betätigungsfortsätzen
20 ,21 ist ein Federelement22 angeordnet, das als Druckfeder realisiert ist. Das Federelement22 ist in der in2 gezeigten geschlossenen Stellung der Klemmbacken14 ,15 vorgespannt, so dass die Betätigungsfortsätze20 ,21 auseinander gedrückt werden. Die beweglich gelagerten Klemmbacken14 ,15 sind über das Federelement22 also in Schließrichtung belastet. Werden die Betätigungselemente18 ,19 nun manuell in Richtung der Pfeile PF betätigt, schwenken die Betätigungsfortsätze20 ,21 der Klemmarme14' ,15' nach innen und das Federelement22 wird zusammengedrückt, wie ein Vergleich der2 und3 zeigt. Wenn die Druckkraft dann wieder gelöst wird, drängt das Federelement22 die Betätigungsfortsätze20 ,21 auseinander. Die Klemmbacken14 ,15 bewegen sich dadurch aufeinander zu, so dass der Gegenstand12 zumindest teilweise umschlossen klemmend gehalten wird. - Wenn der Gegenstand
12 wieder aus der Klemmvorrichtung11' entnommen werden soll, kann die Klemmvorrichtung11' erneut manuell betätigt werden. Alternativ könnte aber auch der Gegenstand12 mit Kraft aus der Klemmvorrichtung11' gezogen werden, wodurch sich die Klemmvorrichtung11' selbsttätig öffnet und den Gegenstand12 frei gibt. Die Haltevorrichtung11 umfasst zu diesem Zweck eine Überlastschutzeinrichtung23 , die ein selbsttätiges Öffnen der Klemmvorrichtung11' erlaubt, wenn auf den zwischen den Klemmbacken14 ,15 gehaltenen chirurgischen Gegenstand12 eine Arbeitskraft AK, AK' wirkt. Beim Herausziehen des Gegenstands12 wird dann auf die Klemmbacken14 ,15 eine Kraft F1 ausgeübt, die eine Kraftkomponente F1.1 besitzt, die dazu führt, dass zumindest eine der Klemmbacken14 ,15 um das Lager16 ,17 in Öffnungsrichtung schwenkt. Erreicht oder überschreitet die Kraftkomponente F1.1 den Auslösewert der Überlastschutzeinrichtung23 , wird zumindest eine der Klemmbacken14 ,15 geöffnet. Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird die Überlastschutzeinrichtung23 durch das Federelement22 gebildet. Sowohl für das Schließen der beweglich gelagerten Klemmbacken14 ,15 als auch das automatische Öffnen der Klemmbacken14 ,15 zur Realisierung der Überlastschutzeinrichtung23 ist ein einziges Federelement22 vorgesehen. Somit schließt die Überlastsicherung23 nach einem Auswurf des Gegenstands12 selbsttätig wieder die Klemmbacken, um ein erneutes Einklemmen des Gegenstands12 zu verhindern. - Durch die Ausgestaltung der Klemmenspitzen
24 ,25 der Klemmbacken14 ,15 kann die Funktionsweise der Überlastschutzeinrichtung23 beeinflusst werden. Wenigstens eine der Klemmenspitzen24 ,25 ist vorzugsweise so geformt, dass eine Bewegung des Gegenstands12 in einer zwischen den Klemmbacken14 ,15 verlaufenden Symmetrieebene (im Bild nach oben bzw. unten) zu einer Schwenkbewegung wenigstens einer der Klemmbacken14 ,15 führt. - Im Folgenden wird ein zweites Ausführungsbeispiel der Haltevorrichtung
11 anhand von4 näher erläutert. Gleiche bzw. gleich wirkende Teile sind in den4 und5 mit den gleichen Bezugszeichen wie in2 und3 versehen. Insofern wird auf deren Beschreibung verwiesen. Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel nach den2 und3 ist hier nur ein einziges Betätigungselement18 für die Betätigung beider Klemmbacken14 ,15 vorgesehen. Das Betätigungselement18 ist mit einem Keilmechanismus36 verbunden, der einen innerhalb des Lagerteils8 angeordneten Stempel37 umfasst, der schräg nach außen verlaufende Keilflächen38 ,39 aufweist, die mit den Betätigungsfortsätzen20 ,21 zusammen wirken. Die Außenflächen38' ,39' des Stempels37 sind innerhalb des Lagerteils8 geführt. Die Keilflächen38 ,39 wirken mit Lagerelementen40 ,41 zusammen, die an den Betätigungsfortsätzen20 ,21 , den Keilflächen38 ,39 zugewandt, angeordnet sind. Die Lagerelemente40 ,41 können als Gleitlager oder – wie gezeigt – als Wälz- oder Rollenlager ausgeführt sein. - Wird das einzige Betätigungselement
18 in Pfeilrichtung PF bewegt, wird der Stempel37 linear verschoben, wodurch die Lagerelemente40 ,41 auf den Keilflächen38 ,39 entlang gleiten und durch die schräge Orientierung der Keilflächen38 ,39 die Betätigungsfortsätze20 ,21 entgegen der Kraft des Federelements22 nach innen bewegen. Dadurch öffnet sich die Klemmvorrichtung11' , wie5 zeigt. Die axiale Bewegungsrichtung des Betätigungselements18 ist im Bereich selbigen Betätigungselements nahezu etwa quer zum Verlauf der sterilen Umhüllung13 orientiert. - Durch Variation des Winkels, den die Keilflächen
38 ,39 bezüglich der Außenflächen38' ,39' einnehmen, kann ein Übersetzungsverhältnis für die Betätigung der Klemmbacken14 ,15 eingestellt werden. Je steiler die Keilflächen38 ,39 ausgebildet sind, umso größer ist der zurückzulegende Weg des linear geführten Stempels37 , um die Klemmbacken14 ,15 in die geöffnete Stellung zu bewegen; dabei nimmt die an dem Betätigungselement18 aufzubringende Betätigungskraft ab. Entsprechendes gilt umgekehrt, je flacher die Keilflächen38 ,39 verlaufen. - Die axiale bzw. translatorische Bewegung des Betätigungselements
18 wird durch den Keilmechanismus36 in eine Schwenkbewegung der Klemmbacken14 ,15 umgesetzt. Im Ausführungsbeispiel nach den2 und3 erfolgt die Umsetzung der axialen bzw. translatorischen Bewegung der Betätigungselemente18 ,19 in die Schwenkbewegung dadurch, dass die Betätigungselemente18 ,19 seitlich außen angeordnet sind. Bei beiden Ausführungsbeispielen sind zwei beweglich gelagerte Klemmbacken14 ,15 vorhanden, wobei klar wird, dass es für das Öffnen/Schließen der Klemmvorrichtung11' genügen kann, lediglich eine Klemmbacke14 oder15 am Lagerteil8 beweglich zu lagern. Die andere Klemmbacke15 oder14 könnte unbeweglich am Lagerteil8 gehalten sein. Beim Ausführungsbeispiel nach den2 und3 könnte dann auf eines der Betätigungselemente18 oder19 verzichtet werden. Entsprechend könnte der Keilmechanismus36 mit nur einer Keilfläche38 oder39 ausgestattet sein. - Wie das erste Ausführungsbeispiel kann auch das in den
4 und5 gezeigte Ausführungsbeispiel der Haltevorrichtung11 mit einer Überlastschutzeinrichtung23 ausgestattet sein. - Die
6 und7 zeigen ein Adapterelement30 , das zwischen den Klemmbacken14 ,15 angeordnet werden kann und eine äußere bzw. Umfangskontur aufweist, die an die Innenkontur der Klemmbacken14 ,15 bzw. deren Aufnahmequerschnitt angepasst ist. Das Adapterelement30 hat einen Grundkörper, der einen offenen Ring darstellt. An den freien Enden des Ringabschnitts sind Fortsätze mit Flügeln33 ,34 vorgesehen. Die Fortsätze33 ,34 erstrecken sich, ausgehend vom ringförmigen Grundkörper, radial nach außen und haben jeweils eine Öffnung, durch die das freie Ende einer Klemmbacke14 ,15 hindurchtreten kann, wenn das Adapterelement30 zwischen die Klemmbacken14 ,15 eingesetzt wird, wie in7 gezeigt ist. Angemerkt sei, dass das Adapterelement30 natürlich auch an den Haltevorrichtungen11 der2 bis5 verwendet werden kann. Um die Reibung zwischen Adapterelement30 und Klemmbacken14 ,15 zu senken, können im Adapter30 Wälzkörper, z. B. Kugeln, gelagert sein, die auf den Klemmbacken14 ,15 abrollen. Die Wälzkörper31 ,32 können vorzugsweise in den Fortsätzen33 ,34 gelagert sein. - Die Haltevorrichtung
11 bzw. das Adapterelement30 kann mit einer Sensorik35 ausgestattet sein, die beispielsweise mit der Robotersteuerung4 verbunden ist und die zumindest einen Sensor42 ,43 ,44 aufweist. Der Sensor42 ist an zumindest einer der Klemmbacken14 ,15 angebracht, wohingegen die Sensoren43 ,44 an dem Adapterelement30 angebracht sind. Die Sensoren42 ,43 ,44 sind dazu geeignet, das Vorhandensein und/oder die ordnungsgemäße Aufnahme des chirurgischen Gegenstandes12 und/oder des Adapterelements30 zwischen den Klemmbacken14 ,15 und/oder eine Eigenschaft des Gegenstandes12 und/oder des Adapterelements30 zu erfassen. Insbesondere kann der Sensor42 genutzt werden, um festzustellen, ob der Gegenstand12 ordnungsgemäß zwischen den Klemmbacken14 ,15 angeordnet ist. Der Sensor43 kann z. B. erfassen, ob ein Adapterelement30 eingesetzt ist oder nicht und ggf. auch, ob das Adapterelement30 nach Auslösung der Überlastschutzeinrichtung23 vollständig freigegeben wurde. Der Sensor44 kann erfassen, ob ein chirurgischer Gegenstand12 vom Adapterelement30 gehalten wird. Außerdem könnte der Sensor44 auch dazu vorgesehen sein, den Typ des gehaltenen Gegenstandes12 zu bestimmen. - Wie
8 zeigt, kann der Ringabschnitt des Adapterelements30 auch dicker ausgebildet sein. Insbesondere kann der Ringabschnitt des Adapterelements30 derart ausgestaltet sein, dass sein Aufnahmequerschnitt hinsichtlich der Querschnittsfläche und/oder der Querschnittsform – also abweichend von der hier dargestellten Kreisform – an den aufzunehmenden chirurgischen Gegenstand12 angepasst ist. Somit können z. B. auch eckige oder ovale Gegenstände12 festgeklemmt werden. Des Weiteren kann das Adapterelement30 an eine besondere Formgebung des Gegenstandes12 angepasst sein und z. B. Rillen, Absätze oder dergleichen aufweisen. - Wie in
8 außerdem zu sehen ist, kann das Adapterelement30 mit der sterilen Umhüllung13 verbunden oder integraler Bestandteil der Umhüllung13 sein. - Anstelle der vorstehend beschriebenen Überlastschutzeinrichtung
23 mit dem Federelement22 kann eine abgewandelte Überlastschutzeinrichtung23' vorgesehen sein, wie sie beispielhaft in9 gezeigt ist. Die Haltevorrichtung11 ist hier mit speziellen Fortsätzen27 ausgebildet, das mit einem angrenzenden Zwischenelement8' (oder direkt mit der chirurgischen Vorrichtung2 ) zusammenwirken. Die Fortsätze27 sind formschlüssig in korrespondierenden Ausnehmungen aufgenommen, die eine Hinterschneidung aufweisen. Die Überlastschutzeinrichtung23' kann z. B. als Nut/Feder-Verbindung ausgebildet sein. Dadurch wird eine lösbare Verbindung realisiert, die bei Erreichen oder Überschreiten eines Auslösewerts abreißt, so dass die Haltevorrichtung11 von der chirurgischen Vorrichtung2 bzw. dem Zwischenelement8' getrennt wird. Wie9 zeigt, können eine oder mehrere solcher Verbindungen zwischen Haltevorrichtung11 und Zwischenelement8' vorhanden sein. - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
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- Haltevorrichtung (
11 ) für ein chirurgisches Robotersystem, mit einer Klemmvorrichtung (11' ) zum lösbaren Halten eines chirurgischen Gegenstandes (12 ), die zumindest zwei Klemmbacken (14 ,15 ) und ein Lagerteil (8 ) umfasst, an dem wenigstens eine der Klemmbacken (10 ,15 ) beweglich gelagert ist, und mit zumindest einem Betätigungselement (18 ,19 ) zum Betätigen wenigstens einer der Klemmbacken (14 ,15 ), wobei die Haltevorrichtung (11 ) für einen bestimmungsgemäßen Gebrauch mit einer sterilen Umhüllung (13 ) versehen sein kann, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (18 ,19 ) axial bewegbar an dem Lagerteil (8 ) geführt ist. - Haltevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmvorrichtung (
11' ) zumindest einen am Lagerteil (8 ) beweglich gelagerten Klemmarm (14' ,15' ) mit zumindest zwei Funktionsabschnitten aufweist, von denen ein erster Funktionsabschnitt die Klemmbacke (14 ,15 ) und ein zweiter Funktionsabschnitt einen Betätigungsfortsatz (20 ,21 ) bildet, der mit dem Betätigungselement (18 ,19 ) zusammenwirkt. - Haltevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine beweglich gelagerte Klemmbacke (
14 ,15 ) mit einem Federelement (22 ) in Schließrichtung belastet ist. - Haltevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Überlastschutzeinrichtung (
23 ), die ein automatisches Öffnen der Klemmvorrichtung (11' ) erlaubt, wenn eine auf die Klemmvorrichtung (11' ) einwirkende äußere Kraft (AK, AK') einen Auslösewert erreicht oder überschreitet. - Haltevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Überlastschutzeinrichtung (
23 ), die ein automatisches Lösen der Haltevorrichtung (11 ) vom Robotersystem (1 ) erlaubt, wenn eine auf die Klemmvorrichtung (11' ) einwirkende äußere Kraft (AK, AK') einen Auslösewert erreicht oder überschreitet. - Haltevorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Überlastschutzeinrichtung (
23 ) ein auf wenigstens eine Klemmbacke (14 ,15 ) wirkendes Federelement (22 ) umfasst. - Haltevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass zum Schließen der Klemmvorrichtung (
11' ) und für die Überlastschutzeinrichtung (23 ) ein einziges Federelement (22 ) vorgesehen ist. - Haltevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (
18 ,19 ) über ein Lager, insbesondere Gleitlager (20' ,21' ), mit wenigstens einer der Klemmbacken (14 ,15 ) gekoppelt ist. - Haltevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (
18 ,19 ) mit einem Keilmechanismus (36 ) gekoppelt ist, der eine translatorische Bewegung des Betätigungselements (18 ,19 ) in eine Schwenkbewegung wenigstens eine der Klemmbacken (14 ,15 ) umsetzt. - Haltevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmvorrichtung (
11' ) zwei beweglich gelagerte Klemmbacken (14 ,15 ) und ein einziges Betätigungselement (18 ) zum gleichzeitigen Öffnen/Schließen beider Klemmbacken (14 ,15 ) aufweist. - Haltevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmvorrichtung (
11' ) zwei beweglich gelagerte Klemmbacken (14 ,15 ) aufweist, wobei für jede Klemmbacke (14 ,15 ) ein separates Betätigungselement (18 ,19 ) vorgesehen ist. - Haltevorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsrichtungen der beiden Betätigungselemente (
18 ,19 ) entgegengesetzt orientiert sind. - Haltevorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungselemente (
18 ,19 ) zusammendrückbar angeordnet sind. - Haltevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Bewegungsrichtung des wenigstens einen Betätigungselements (
18 ,19 ) im Bereich des Betätigungselements in etwa quer zum Verlauf der sterilen Umhüllung (13 ) orientiert ist. - Haltevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Klemmbacken (
14 ,15 ) ein Adapterelement (30 ) vorgesehen ist. - Haltevorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Adapterelement (
30 ) Bestandteil einer Umhüllung (13 ) für die Haltevorrichtung (11 ) ist. - Haltevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmvorrichtung (
11' ) und/oder das Adapterelement (30 ) zumindest einen Sensor (42 ,43 ,44 ) aufweist bzw. aufweisen, der das Vorhandensein und/oder die ordnungsgemäße Aufnahme des chirurgischen Gegenstandes (12 ) und/oder des Adapterelements (30 ) zwischen den Klemmbacken (14 ,15 ) und/oder eine Eigenschaft dieses Gegenstandes (12 ) und/oder des Adapterelements (30 ) sensiert.
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