DE69429350T2

DE69429350T2 - Chirurgisches instrument für endoskopische und generelle operationen

Info

Publication number: DE69429350T2
Application number: DE69429350T
Authority: DE
Inventors: H. Klieman; Bruce M. Schena; M. Stiggelbout
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-07-21
Filing date: 1994-07-20
Publication date: 2002-08-22
Anticipated expiration: 2014-07-21
Also published as: JPH09501333A; EP0710089A1; DE69429350D1; WO1995003001A1; CA2167367A1; EP0710089A4; US5817119A; EP0710089B1; ATE209875T1; AU7366994A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen das Gebiet der chirurgischen Instrumente. Insbesondere betrifft die Erfindung ein chirurgisches Instrument zur Verwendung bei endoskopischen chirurgischen Eingriffen, wobei das Instrument, insbesondere der von diesem getragene Endeffektor, mit einer Hand positioniert und bedient werden kann.

Hintergrund der Erfindung

Die Endoskopie (bspw. die Laparoskopie, die Thoraxspiegelung, die Arthroskopie usw.) ist eine Form der Chirurgie, die das Sichtbarmachen des Körperinneren durch Verwendung eines optischen Beleuchtungsinstruments, nämlich eines Endoskops, beinhaltet. Das Endoskop und andere chirurgische Instrumente werden durch kleine Punktur- bzw. Einstichöffnungen in den Körper eingeführt.
Endoskopische Eingriffe werden typischerweise durch Verwendung einer Vorrichtung begonnen, die als Trokar bekannt ist. Der Trokar enthält eine Kanüle oder Trokarhülse (eine hohle Hülle oder Hülse mit einem zentralen Lumen) und ein in der Kanüle aufgenommenen scharfen Absperrorgan bzw. Obturateur. Der Obturateur wird zum Durchdringen der Bauchdecke oder abdominalen. Brust verwendet. Der Obturateur wird aus der Kanüle herausgezogen, sobald sich das intraabdominale Ende des Trokars in der Brusthöhle befindet, wobei die Kanüle während des gesamten chirurgischen Eingriffs im Brustkorb bzw. der Bauchdecke verbleibt und das Einführen chirurgischer Instrumente ermöglicht. Trokare sind wie Kanülen in verschiedenen Größen erhältlich, um verschiedenartige Instrumente aufzunehmen.
Die Endoskopie in Form der Laparoskopie wurde traditionell fast ausschließlich in der gynäkologischen Chirurgie eingesetzt. Jedoch haben Ärzte, die auf andere Gebiete spezialisiert sind, den diagnostischen und operativen Wert der Endoskopie zu erkennen begonnen.
Die Vorteile der endoskopischen Chirurgie umfassen: Eingriffe können auf ambulanter Basis vorgenommen werden; Chirurgen wird die Möglichkeit gegeben, sich innere Organe im Brust- und Unterleibsbereich anzusehen, ohne eine Laparotomie, einen großen Einschnitt in den Brustkorb bzw. Bauchdecke, vorzunehmen; anstatt großer Einschnitte werden kleine Punkturöffnungen oder -wunden geschaffen; das Nachlassen von Traumas; Einschnittstellen für Laparotomien können genau bestimmt werden; durch kürzere Krankenhausaufenthalte können die Behandlungskosten für den Patienten und für die Versicherung reduziert werden; und nachoperative Beschwerden des Patienten verringern sich, wobei die Genesungszeiten nach Tagen anstatt nach Wochen bemessen werden.
Somit besteht ein substantielles Interesse und ein Bedarf an der Bereitstellung aufgabenspezifischer chirurgischer Instrumente, die sich insbesondere dafür eignen, allgemeine chirurgische Eingriffe nun endoskopisch durchzuführen. Obwohl die Endoskopie, insbesondere die Laparoskopie, ein sich entwickelndes Spezialgebiet innerhalb des Bereichs der allgemeinen Chirurgie ist, erfüllen die gegenwärtig erhältlichen Instrumente die Forderungen der Chirurgen auf diesem Gebiet nur unzureichend.
Bisher kommen die spezifisch für endoskopische Eingriffe entworfenen chirurgischen Instrumente im allgemeinen in Form eines speziellen Werkzeugs bzw. Instruments (einem Wirkorgan, das nachstehend als Endeffektor bezeichnet wird) vor, das fest am fernen Ende eines starren Schaftes angebracht ist, wobei sich an jenem Schaft ein innerer oder äußerer Betätigungs-Verbindungsmechanismus befindet. Ein an dem gegenüberliegenden, nahen Ende des Schaftes angebrachter Griff hat gewöhnlich einen zugeordneten manuellen Mechanismus zum Bedienen des Endeffektors und einen zweiten Mechanismus zum Drehen des Schaftes und des Endeffektors. Im allgemeinen ist ein Instrument, damit es durch die Öffnungen oder Einschnitte mit kleinem Durchmesser paßt, für einen einzigen, dedizierten, spezialisierten Zweck entworfen. Idealerweise wählt ein Chirurg Instrumente nach seinen Präferenzen und nach dem gegebenen Verfahren aus. Wegen der mit der Verwendung von zusätzlichen Instrumenten verbundenen Kosten und des mit dem Ausbauen bzw. Entfernen eines Instruments und dem Einsetzen eines anderen verbundenen Zeitaufwands ist ein Chirurg jedoch geneigt, sich mit den anfänglich benutzten Instrumenten zu behelfen, obwohl ein anderes Instrument für die unmittelbare Aufgabe geeigneter wäre.
Eine weitere starke Einschränkung bei der Gestaltung gegenwärtiger Instrumente besteht darin, daß der Chirurg zum Neupositionieren des Endeffektors beide Hände benutzen muß, eine Hand, um ein Zackenrad oder einen Knopf zum Drehen des Schaftes (und des Endeffektors) manuell zu betätigen, und eine Hand, um das Instrument zu halten. Dies bedeutet, daß ein in Gebrauch befindliches zweites Instrument losgelassen werden muß oder der Assistenzarzt oder die Schwester Hilfe leisten muß.
Die US-Patente 4 986 825 (an Bays u. a.) und 5 133 736 (an Bales, Jr. u. a.) offenbaren chirurgische Instrumente mit Endeffektoren, bspw. Scheren, Dissektoren, Schneidklauen usw., die an röhrenförmigen Elementen angebracht sind. Jedoch offenbart oder lehrt kein Patent, wie ein Endeffektor in bezug auf das Übrige eines Instruments während des Gebrauchs des Instruments zweckmäßig neu positioniert werden kann.
Eine noch größere Einschränkung ergibt sich aus der Tatsache, daß Endeffektoren am fernen Ende des Schaftes des Instrumentes, das durch die endoskopische Öffnung führt, fest angebracht sind. Wegen dieser Einschränkung im Instrumentenentwurf ist die korrekte Plazierung der Öffnung für einen direkten Zugang zum betreffenden Gewebe oder zur inneren Struktur entscheidend. Aufgrund der festen Position des Endeffektors in bezug auf den Instrumentenschaft müssen häufig zusätzliche laparoskopische Öffnungen oder Einschnitte geschaffen werden, um einen geeigneten Instrumentenwinkel und -zugang zum interessierenden Gewebe zu ermöglichen.
Die Druckschrift WO92/14412 offenbart ein chirurgisches Instrument zur Verwendung in der Endoskopie mit einem röhrenförmigen Element mit einem nahen Ende und einem fernen Ende, einem zweiteiligen Endeffektor bzw. Wirkorgan, das direkt schwenkbar an das ferne Ende angebracht ist und mit einem Griff, der lösbar und drehbar an das nahe Ende angebracht ist.
Die vorliegende Erfindung ist gegenüber der WO92/14412 dadurch gekennzeichnet, daß das Instrument umfaßt:
Mittel zum Drehen, Schwenken und Schließen des Endeffektors in jeder Richtung relativ zu dem röhrenförmigen Element, mit
einem Schaft, der koaxial zu dem röhrenförmigen Element ist, wobei der Schaft gleitbar und drehbar relativ zu dem röhrenförmigen Element ist und einen Abschnitt mit rechtgängigem Gewinde und einen Abschnitt mit linksgängigem Gewinde umfaßt,
einer Schraubenmutter, die betriebsbereit auf jedem Abschnitt des Schaftes aufgenommen ist, wobei die Schraubenmuttern gleitbar und nicht drehend relativ zu dem röhrenförmigen Element sind, und
Verbindungselementen, die betriebsbereit an die Schraubenmuttern und den Endeffektor gekoppelt sind,
Mitteln zum Einziehen des Schaftes in die nahe Richtung, und
Mitteln zum Kontrollieren bzw. Steuern der Mittel zum Drehen, Schwenken und Schließen.
Dementsprechend besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein chirurgisches Instrument zu schaffen, das die Fähigkeit und Geschicklichkeit des Chirurgs unterstützt und dennoch eine kleinere Anzahl an endoskopischen Öffnungen erfordert.
Das chirurgische Instrument der vorliegenden Erfindung umfaßt einen Haltegriff, eine Walze bzw. Trommel und eine operative Endeffektorspitze. Die Trommel ist im wesentlichen röhrenförmig, wobei ein Ende lösbar mit dem Griff verbunden ist. Der Endeffektor ist drehbar und schwenkbar am anderen Ende der Trommel angebracht. In einer bevorzugten Ausführungsform kann der Endeffektor beispielsweise scherenähnlich mit zwei schwenkbar und drehbar mit dem fernen Ende der röhrenförmigen Trommel verbundenen Schneiden sein. Das ferne Ende jeder Schneide des Scheren-Endeffektors ist geschärft, um zwischen den zwei Schneiden, wenn diese gegeneinander schwenken, ein Scheren zu ermöglichen. Die Schneiden überkreuzen sich in einem Schwenkpunkt, wobei die entgegengesetzten Abschnitte der beiden Schneiden als Hebel ausgebildet sind, die sich in gleichem Abstand in die nahe Richtung erstrecken. Zwischen diesen Hebeln befindet sich eine Druckfeder, die die Hebel auseinanderzwingt und dadurch die Schneidklauen öffnet. An den Außenkanten dieser Hebel befinden sich Rillen, die am nahen Ende der Hebel in einem Radius verlaufen. Die Rillen sind poliert und weit genug, um eine elastische Hochmodulleine oder -schnur aufzunehmen, die frei vor- und zurückgleiten kann. Es kommen zwei Leinen vor, wovon die erste an einem ersten Schneidenhebel angebracht ist und um das nahe Ende des ersten Schneidenhebels herum in die Rille des zweiten Schneidenhebels entlang der Außenkante des zweiten Schneidenhebels und über eine Riemenscheibe bzw. Rillenscheibe, die um denselben Schwenkpunkt wie die Scherenschneiden frei drehbar ist, führt. Eine zweite Leine ist an dem zweiten Schneidenhebel angebracht und führt um das nahe Ende des zweiten Schneidenhebels herum in die Rille des ersten Schneidenhebels entlang der Außenkante der ersten Schneide und in entgegengesetzter Richtung um eine weitere Rillenscheibe auf der entgegengesetzten Seite der zwei Schneiden herum. Die freien Enden der zwei Leinen führen in die röhrenförmige Trommel. Diese Leinen werden durch die Wirkung der Feder zwischen der Hebelseite der Schneiden unter Zug gehalten. Das Ziehen an einer Leine bei gleichzeitigem Freigeben der anderen bewirkt ein koordiniertes Schwenken der Schneiden. Das gleichzeitige Ziehen an beiden Leinen bewirkt ein koordiniertes Schließen der Schneiden. Das Drehen der röhrenförmigen Trommel bewirkt die axiale Rotation der Schneiden zusammen mit den Rillenscheiben und den Leinen.
Die koordinierte Bewegung der zwei Leinen wird durch die Verwendung eines in die röhrenförmige Trommel eingebauten Gewindeschaftes erzielt. Das ferne Ende des Innenschaftes ist mit einem rechtsgängigen Gewinde gefolgt von einem linksgängigen Gewinde versehen, wobei die Gewinde jeweils eine Länge besitzen, die den Gesamtverfahrweg der vorstehend beschriebenen Zugleinen übersteigt. Zwei Schraubenmuttern (eine mit Rechtsgewinde und eine mit Linksgewinde), deren Drehung verhindert wird, die jedoch der Länge nach in der Röhre gleiten können, sind auf den Schaft geschraubt. Eine der vorstehend erwähnten Leinen ist an der ersten Schraubenmutter (fernes Ende) befestigt, während die zweite Leine durch ein Loch in der ersten Schraubenmutter reicht und an der zweiten Schraubenmutter (nahes Ende) befestigt ist. Der Gewindeschaft, der sich sowohl drehen als auch in der röhrenförmigen Trommel axial gleiten kann, ist an einem Schiebekeil in dem Pistolengriff befestigt. Im Handgriff befindet sich außerdem ein zylindrischer Ring, der an dem Schaft angebracht ist, damit ein Auslösemechanismus in Eingriff gelangen kann, um den Schaft zusammen mit den Schraubenmuttern und Leinen in die nahe Richtung zu ziehen, wodurch die Scherenschneiden geschlossen werden. Das Drehen des Schaftes mittels Getriebe oder Rollen bzw. Rillenscheiben, die mit dem Keil in Eingriff gelangen, ermöglicht eine koordinierte Bewegung der Schraubenmuttern und somit der Leinen, die die Scherenschneiden in jede Richtung schwenken. Das Schwenken der Schneiden kann unabhängig vom Ort des Schaftes und vom Schließzustand der Schneiden erfolgen, was eine Unabhängigkeit zwischen den Schwenk- und Drehbewegungen gewährleistet. Das Drehen des Schaftes und das sich daraus ergebende Schwenken der Schneiden kann manuell bewirkt werden, jedoch ermöglicht der Einbau von kleinen Getriebemotoren die Verwendung einer Joystick-ähnlichen Steuerung, um die Benutzerschnittstelle zu verbessern und die Gebrauchseignung zu steigern.
Das Einziehen des Gewindeschaftes und das nachfolgende Schließen der Schneiden erfolgt entweder manuell oder automatisch. In der manuellen Ausführung ist ein Satz von Hebeln oder Verbindungen mit einem auslöseähnlichen bzw. abzugähnlichen Griff verbunden, der am Pistolengriff angebracht ist und durch Zusammendrücken der Hand betätigt wird. Das manuelle Schließen bietet dem Benutzer ein direktes, spürbares Feedback.
In der insgesamt elektrisch angetriebenen oder gespeisten Ausführungsform wird die Bewegung, insbesondere das Einziehen, des Schaftes mit der Hilfe eines Vorgelege- bzw. Getriebemotors oder einer anderen Antriebs- bzw. Energiequelle erzielt. Der Motor kann sich innerhalb oder außerhalb des Griffs der Vorrichtung befinden, wobei dem Griff ein oder mehrere geeignet angeordnete Schalter zum Ein- und Ausschalten zugeordnet sind. Die Fähigkeit des schnellen Öffnens und Schließens der Scherenschneiden in der motorbetriebenen Ausführungsform ist von großem Wert bei der Verwendung der scherenähnlichen Endeftektorspitze als Präparations- und Sezierinstrument. Diese Funktionalität ist in der Erfindung durch einen separaten Motor und Getriebemittel enthalten, die wechselweise ein teilweises Einziehen des Gewindeschaftes (und somit ein teilweises Schließen der Scherenschneiden) und das Freigeben des Gewindeschaftes (und somit das Öffnen der Scherenschneiden) bewirken. Diese Hin- und Herbewegung kann durch Drücken eines Knopfes am Griff gesteuert werden.
Bei der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Endeffektor eine scherenährliche Spitze, jedoch ist die Austauschbarkeit von Endeffektorspitzen ein weiteres Merkmal der Erfindung. Diese Austauschbarkeit erstreckt sich auf die röhrenförmige Trommel, durch die der Endeffektor gehalten wird, und auf den zugehörigen Mechanismus. Bei dieser alternativen Ausführungsform sind die röhrenförmige Trommel und der Schaft (oder die Schäfte) mit Nut und/oder Keil versehen, um mit Getriebemitteln im Griff in Eingriff gelangen zu können. Die Verbindungen oder Hebel zum Einziehen (die die Schneiden schließen) können von dem am Gewindeschaft in der röhrenförmigen Trommel angebrachten Ring gelöst werden. Das Ersetzen der Spitze und der Trommel erfolgt durch Drücken eines arretierbaren Knopfmechanismus am Griff, wodurch eine Spitze freigegeben wird, so daß eine andere Spitze desselben oder eines anderen Typs eingesetzt werden kann.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine verbesserte chirurgische Vorrichtung mit einem angelenkten bzw. gelenkigen Endeffektor- oder Instrumentenkopf zu schaffen, mit dem der Chirurg während eines allgemeinen endoskopischen Eingriffs, insbesondere eines laparoskopischen Eingriffs oder einer Brustspieglung, schnell und bequem, ohne das Instrument insgesamt bewegen oder neupositionieren zu müssen, schwer zugängliche Bereiche erreichen kann.
Eine nochmals weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Instrument bereitzustellen, das geeignet ist, verschiedenartige Arbeits- Endeffektorspitzen aufzunehmen, und Mittel bereitzustellen, die längliche, elastische Verbindungselemente aufnehmen, um den gewählten Endeffektor in dessen Position zu drehen, zu schwenken und zu betätigen. Im allgemeinen umfassen die verschiedenen austauschbaren Endeffektorspitzen jene, die Klemm- und Greifvorgänge bewerkstelligen, und Spitzen, die andere Bewegungen am fernen Ende des Instruments bewerkstelligen.
Eine nochmals weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein endoskopisches Instrument au schaffen, daß so entworfen ist, daß es durch Trokarhülsen oder endoskopische Öffnungen unterschiedlicher Größe einschließlich der 5-mm-Trokarhülsen reicht und dadurch dessen Verwendung für minimal invasive Eingriffe erlaubt.
Das Instrument der vorliegenden Erfindung sorgt vorteilhaft für Flexibilität, indem dieses durch Verwendung eines gemeinsamen Griffs und Betätigungs-/Antriebsmechanismus und verschiedener Endeffektorspitzen, die je nach Bedarf jeweils schnell und bequem an den Antriebsmechanismus anschließbar sind, eine Familie von Instrumenten einschließt. Diese Auswechselbarkeit gibt dem Benutzer die Möglichkeit, schnell und einfach von einer funktionalen Vorrichtung zur anderen zu wechseln, wobei ein gemeinsamer Griff mit seinen zugehörigen Motoren, Getrieben und Steuerungen weiter verwendet wird. Dieser ermöglicht außerdem den Einmalgebrauch bzw. das Wegwerfen von Teilen der Vorrichtung, während die teuersten Teile wiederverwendbar ausgelegt sind. Ein Hauptvorteil des Instruments ist, daß derjenige Teil der Vorrichtung, der in die Körperhöhle des Patienten eindringt, neu, scharf und garantiert steril ist, während die übrige Vorrichtung gereinigt, sterilisiert und wiederverwendet werden kann. Natürlich kann das gesamte Instrument, wenn die Kostenfaktoren dies rechtfertigen, auch nur einmal verwendet werden.
Eine nochmals weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein endoskopisches Instrument mit einem integrierten Mikroprozessor zu schaffen. Ein Vorteil des Einbaus eines Mikroprozessors in das Instrument der vorliegenden Erfindung ist, daß die Logik eine genaue und reproduzierbare positionelle Steuerung der Antriebsmotoren unterhalten kann. Eine Logiksteuerung kann zur Unterstützung der folgenden Funktionen nützlich sein:
Hin- und Herbewegungen. Schnippeln oder automatisches Schneiden kann durch Halten eines Betätigungsknopfes erzielt werden, wodurch bewirkt wird, daß sich die Endeffektorschneiden zyklisch bzw. regelmäßig und kontinuierlich öffnen und schließen. Diese Funktionsart ist besonders nützlich für das schnelle Trennen von Gewebe. Verschiedene Aspekte dieser Tätigkeit einschließlich des Grades des Öffnens und Schließens, die Geschwindigkeit der Hin- und Herbewegungen, die Schließkraft und die nichtlineare Bewegung (entweder die Kraft oder die Geschwindigkeit), d. h. eine schnelle Bewegung am Anfang eines Schnittes, eine langsame Bewegung am Ende eines Schnittes oder umgekehrt, können von einem Mikroprozessor unabhängig gesteuert werden.
Vibration oder Wackeln der Spitze. Eine Bewegung oder eine Vibration in der Schneidenebene unterstützt die Dissektion von Geweben. Eine solche Bewegung kann erzielt werden, indem ein dedizierter Schalter gedrückt wird, wobei eine elektromechanische Betätigungseinrichtung oder ein Motor mit hoher Geschwindigkeit vorwärts und rückwärts betrieben wird. Sowohl die Frequenz als auf der Grad dieser Rotationsbewegung kann durch einen Mikroprozessor genau eingestellt werden;
Proportionalsteuerung. Eine genaue und reproduzierbare Steuerung der Endeffektorspitze ist für den Chirurgen entscheidend und kritisch. Es wäre von Vorteil, den Grad des Schwenkens des Endeffektors oder den Grad des Drehens der Trommel proportional zur Verstellung des Mehrpositions-"Joystick"-Schalters oder proportional zur Kraft, mit der ein elektromechanischer Schalter gedrückt wird, zu machen. Ähnlich entspricht die Stellung des Mehrpositions-Joysticks, wie vorstehend beschrieben worden ist, der Orientierung des Endeffektors, d. h. ein Steuern nach links bewirkt ein Schwenken des Endeffektors nach links usw..
Nullposition für das Einziehen oder das Einsetzen. Es kann ein dedizierter Schalter vorgesehen sein, der, sobald er gedrückt wird, den Endeffektor in eine vorgegebene Position bringt. Dies ist dem Chirurgen besonders hilfreich, weil das Einsetzen oder Einziehen aus einer endoskopischen Öffnung erfordert, daß der Endeffektor geschlossen, d. h. in gestreckter, gerader Position, ist. Dies kann leicht geschehen, wenn eine Logiksteuerung vorgesehen ist, die die Motorposition stets verfolgt.
Weitere funktionale und operative Vorteile. Bei Einbau eines Mikroprozessors in das Instrument können Multifunktionsschalter die Anzahl von Tasten oder Knöpfen am Griff des Instruments reduzieren. Beispielsweise kann ein mit dem Finger zu betätigender Auslösehebel die Schneiden proportional schließen, falls kein anderer Knopf gedrückt wird, wobei die Bewegung in diesem Fall automatisch und zyklisch erfolgt. Ebenso können Geschwindigkeits- und Kraftparameter durch Verwendung eines "Schiebe"-Knopfes verändert werden. Zustandsanzeigen in Form von LEDs oder Flüssigkristallanzeigen können verwendet werden, um dem Benutzer Informationen anzuzeigen. Eine Batteriesteuerung, bei der eine elektronische Logik zur Kontrolle des Lade-/Entladezustands verwendet wird, kann durch einen Mikroprozessor vorgesehen sein.
Die vorliegende Erfindung weist neben der Fähigkeit, verschiedenartige Endeffektorspitzen aufzunehmen und den gewählten Endeffektor gelenkig anzubringen, einige zusätzliche wichtige Vorteile gegenüber gegenwärtigen endoskopischen chirurgischen Instrumenten auf. Ein Einbau elektronisch gesteuerter Motoren und Kupplungen verleiht der Benutzerschnittstelle, die ein Chirurg verwendet, um die Vorrichtung in die gewünschten Richtungen zu bewegen, zusätzliche Flexibilität. Diese Schnittstelle kann die Form von kleinen Schiebeschaltern, Joysticks, Knöpfen und im Griff integrierter elektronischer Logik oder einer durch einen Computer oder ein anderes externes Gerät ferngesteuerten Schnittstelle besitzen.
Die vorstehenden und weitere Merkmale, Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nach Betrachtung der folgenden genauen Beschreibung in Verbindung mit der begleitenden Zeichnung und Ansprüchen vollständig offenbar und verständlich. Selbstverständlich dienen Beschreibungen und Zeichnung lediglich der Darstellung und Verdeutlichung und sind nicht als Definition der Grenzen der Erfindung beabsichtigt.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Fig. 1 zeigt eine Ansicht der linken Seite der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2A zeigt eine Teilansicht des fernen Endes, aus der um der Deutlichkeit willen Teile weggelassen sind.
Fig. 2B zeigt eine Teilansicht des um 90 Grad gedrehten fernen Endes der Erfindung nach Fig. 1, wobei Teile weggelassen sind.
Fig. 2C zeigt eine Teilansicht von dem fernen Ende davon, aus der Teile weggelassen sind.
Fig. 2D zeigt eine Teilansicht einer ersten alternativen Form des fernen Endes der vorliegenden Erfindung, aus der um der Deutlichkeit willen Teile weggelassen sind.
Fig. 2E zeigt eine Teilansicht des fernen Endes einer zweiten alternativen Form der vorliegenden Erfindung, aus der Teile weggelassen sind.
Fig. 3A zeigt eine Teilansicht der Erfindung nach Fig. 1 als Schnitt durch die Längsachse des Instruments.
Fig. 3B zeigt eine mit Fig. 3A vergleichbare Ansicht, die eine operative Schnippelbewegung des Endeffektors des Instruments gemäß der vorliegenden Erfindung wiedergibt.
Fig. 3C zeigt eine mit Fig. 3A vergleichbare Ansicht, die eine Drehpositionierungsbewegung des Endeffektors wiedergibt.
Fig. 3 zeigt eine mit Fig. 3A vergleichbare Ansicht, die eine Rotationsbewegung der Trommel und des Endeffektors wiedergibt.
Fig. 4 zeigt ein Teilseitenschaubild der linken Seite des erfindungsgemäßen Griffs des nahen Endes, wobei die Figur dessen Betätigungsmechanismus in zusammengebautem Zustand veranschaulicht.
Fig. 5 zeigt eine rückseitige Teilansicht des Griffs.
Fig. 6 ist eine Teilansicht des fernen Endes einer dritten alternativen Form der Erfindung, aus der Teile weggelassen sind.
Fig. 6A zeigt eine perspektivische Detailansicht davon.
Fig. 6B zeigt eine Detailansicht davon.
Fig. 7A zeigt eine Teilansicht des fernen Endes einer vierten alternativen Form der Erfindung, aus der Teile weggelassen sind.
Fig. 7B zeigt eine Teilansicht der um 90 Grad gedreht gezeigten Form der Erfindung nach Fig. 7A, aus der Teile weggelassen sind.
Fig. 7C zeigt eine mit Fig. 7B vergleichbare Ansicht, die die Drehbewegung zeigt.
Fig. 7D zeigt eine Seitenansicht eines Details des in den Fig. 7A-C dargestellten Endeffektors.
Fig. 8A zeigt eine Teilansicht des fernen Endes einer fünften alternativen Form der Erfindung, wobei Teile weggelassen sind.
Fig. 8B zeigt eine Ansicht des um 45 Grad gedreht gezeigten Gegenstands aus Fig. 8A.
Fig. 9 zeigt einen Querschnitt einer zweiten Ausführungsform des Griffs und des Betätigungsmechanismus des Instruments der vorliegenden Erfindung.
Fig. 9A zeigt einen Teilquerschnitt, der die Verbindung des Auslösehebels und des Rings in der in Fig. 9 gezeigten Ausführungsform wiedergibt.
Fig. 10 zeigt einen Querschnitt der in Fig. 9 dargestellten zweiten Ausführungsform, wobei sich der betätigbare Auslösehebel in einer anderen Position befindet.
Fig. 11 zeigt einen Querschnitt des in den Fig. 9 und 10 gezeigten Griffs, wobei sich der betätigbare Auslösehebel in einer dritten Position befindet.
Fig. 12 zeigt eine Seitenansicht des betätigbaren Schaftes der vorliegenden Erfindung.
Fig. 13 zeigt eine Querschnittsansicht einer dritten Ausführungsform des Griffs und des Betätigungsmechanismus der vorliegenden Erfindung.
Fig. 14-23 zeigen Flußdiagramme, die die Arbeitsweise der mikroprozessorgesteuerten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen, mit der Fig. 14, die die übergeordnete Operation zeigt und die Fig. 15-23 Subroutinen darstellen.
Fig. 24 zeigt eine schematische Darstellung, die die Integration eines Mikroprozessors in die elektronische Ausführungsform des Instruments der vorliegenden Erfindung darstellt.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnung

In Fig. 1 enthält das chirurgische Instrument 2 der vorliegenden Erfindung einen Griff 4, eine röhrenförmige Trommel 6 und einen Endeffektor 8. Wie in Fig. 4 gezeigt ist, beherbergt der Griff 4 den Betätigungsmechanismus 10, mit Motormechanismus und zugehörigem Getriebe, Batterien, eine Steuerelektronik und Stellschalter, wie nachstehend näher dargelegt wird.
Die röhrenförmige Trommel 6 des Instruments 2 beherbergt Verbindungsmittel 12 (siehe beispielsweise die Fig. 3A-D) zum Schließen und Drehen des Endeffektors 8 und zum Drehen der Trommel 6 und umfaßt, siehe Fig. 4, einen Entkoppel-Arretiermechanismus 14, um das Entfernen der Trommel 6 von dem Griff 4 zu ermöglichen. In Fig. 1 ist der Endeffektor 8 als scherenähnliche Arbeitsspitze gezeigt. Jedoch können Endeffektoren 8 Greifer, Extraktoren, Klammern, Zangen bzw. Pinzetten oder andere während des chirurgischen Eingriffs nützliche Vorrichtungen sein. Die Trommel 6 und der Endeffektor 8 können für den Einmalgebrauch vorgesehen oder wiederverwendbar sein.
Die Fig. 2A-C zeigen vergrößerte Ansichten des scherenähnlichen Endeffektors, während die Fig. 2D-E vergrößerte Ansichten alternativer Endeffektoren 8' und 8" zeigen. In Fig. 2A ist der Scherenendeffektor 8 geöffnet und um 45º in bezug zu der Trommel 6 gedreht. In der bevorzugten Ausführungsform besteht die scherenähnliche operative Arbeits-Endeffektorspitze 8 aus zwei Schneiden 16 und 18, die mittels eines Stiftes 20 am Trommelkörper 6 schwenkbar angebracht sind. Dze Schneiden 16, 18 sind als Paar 360º um den Stift 20 drehbar, wobei jede Schneide 16, 18 um 45º in bezug zu der anderen aus einer vollständig geschlossenen Position (Fig. 2C) in eine vollständig geöffnete Position (Fig. 2A) drehbar ist. Die Schneiden 16, 18 sind, wie in Fig. 2C gezeigt ist, zueinander parallel, wobei diese jeweils eine angrenzende flache Seite bzw. Fläche haben, die bei geschlossener Spitze 8 eine Schneidkante bildet. Die zwei Schneiden 16, 18 sind durch eine Feder (oder Federn, nicht gezeigt) 22 in die geöffnete Position vorgespannt. Zwei Steuerleinen 24, 30, wovon in den Fig. 2A-C zur Übersichtlichkeit nur eine, die Leine 24, gezeigt ist, wobei die andere im wesentlich gleich ist, sind zum gegenseitigen Schließen der Schneiden 16, 18 und zum Schwenken der Schneiden 16, 18 relativ zu dem röhrenförmigen Trommel 6 vorgesehen. Die Steuerleine 24 verläuft durch die Längsachse (A in Fig. 2A) der Trommel 6, über eine Rillenscheibe 26, die frei ist, um den Stift 20 unabhängig zu drehen, und entlang der Rückseite des Endstücks bzw. des nahen Endes 28 der Schneiden 16, 18. Im nahen Ende 28 der beiden Schneiden 16, 18 ist ein polierter Radius herausgearbeitet, um die Leine 24 aufzunehmen, die dann den Abstand zur gegenüberliegenden Schneide 18 überbrückt, wo diese sich um einen Radius windet, der zu jenem an der Schneide 16 ähnlich ist, endet und befestigt ist. Die zweite Leine 30 (in den Fig. 3A-D gezeigt) ist ähnlich, jedoch in entgegengesetzter Richtung zu der Leine 24 im Endeffektor angeordnet. Somit verläuft die Leine 30 entlang der Längsachse der Trommelröhre 6, über eine zweite (nicht gezeigte, jedoch zur Rillenscheibe 26 gleiche) Rillenscheibe, die frei ist, um den Stift 20 unabhängig zu drehen, und entlang der Rückseite des nahen Endes der Schneide 18. Die Leine 30 wird von einem im nahen Ende der Schneide 18 herausgearbeiteten polierten Radius aufgenommen und überbrückt den Abstand der gegenüberliegenden Schneide 16, wo diese sich um einen Radius windet, endet und an Ort und Stelle befestigt ist.
Fig. 2B ist eine Querschnittsansicht des scherenähnlichen Endeffektors 8, in der die Schneiden 16, 18 geschlossen und mit der Längsachse (A) des Trommelkörpers 6 ausgerichtet sind. Die Fig. 2B und 2C veranschaulichen, daß der Durchmesser der Arbeitsspitze 8, wenn diese geschlossen ist, nicht größer als der Durchmesser der Trommelröhre 6 ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist jener Durchmesser so bemessen, daß das Instrument 2 ohne weiteres durch eine 5-mm-Trokarhülse oder eine laparoskopische Öffnung von nur 5 mm geht (Hülse und Öffnung nicht gezeigt). Somit wird eine Vielseitigkeit und eine dreidimensionale Steuerung des Endeffektors 8 der Erfindung erzielt, ohne auf den für minimal invasive chirurgische Eingriffe notwendigen kleinen Durchmesser zu verzichten.
Die Fig. 2D und E zeigen alternative Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, in denen der Endeffektor 8, insbesondere dessen Klauen oder Schneiden 16, 18, eine andere Form haben. Für die Fig. 2D und E wurden die gleichen Bezugszeichen wie in den Fig. 2A-C gewählt, wobei auch die operativen Aspekte der alternativen Ausführungsformen der Spitze der Fig. 2D und E jenen der Fig. 2A-C gleichen.
Die Fig. 3A-D zeigen die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und stellen die an der scherenähnlichen operativen Endeffektorspitze 8 mögliche dreidimensionale Bewegung dar. Die zwei Leinen 24, 30 verlaufen jeweils parallel zur Achse der Trommel 6 (Linie A) und sind an zwei Schraubenmuttern 32, 34 befestigt.
Die Schraubenmuttern 32, 34 sind durch geeignete Mittel, wie etwa einen Stift oder einen Keil, eingespannt bzw. eingeschränkt, um deren Drehen im Trommelkörper 6 zu verhindern, jedoch deren axiale Verschiebung, im wesentlichen längs der Achse der Trommel 6, zuzulassen. Jede Leine 24, 30 ist an ihrer jeweiligen Schraubenmutter 32, 34 befestigt. So ist die Leine 30 mit der Schraubenmutter 34 direkt verbunden, während die Leine 24 durch ein Loch in der Schraubenmutter 34 reicht und mit der Schraubenmutter 32 verbunden ist. Ein Schaft 36 erstreckt sich koaxial entlang der gesamten Länge der Trommelröhre 6 und ist in der Nähe seines fernen Endes mit einem Gewinde versehen. Dieser ist über eine Länge 38, die den gesamten Soll-Verfahrweg der Leinen 24, 30 beim Drehen des Endeffektors 8 von einem Extrem zum anderen übersteigt, mit einem Standardgewinde versehen. Gleiche Längen 40, 40' des Schaftes 36 sind mit gegenläufigen Gewinden versehen. Das Drehen des Schaftes 36 in einer Richtung bewirkt, daß sich die Schraubenmuttern 32, 34 aufeinander zu bewegen, während das Drehen in der anderen, der entgegengesetzten, Richtung bewirkt, daß sich die Schraubenmuttern 32, 34 voneinander weg bewegen.
Fig. 3B zeigt das Ergebnis des Einziehens des Schaftes 30 in die nahe Richtung (d. h. entlang des Pfeils B in Richtung des Griffs 4), das die Schraubenmuttern 32, 34 und somit die Leinen 24, 30 simultan zieht. Die Schneiden 16, 18 schließen relativ zueinander, jedoch ohne sich in bezug auf den Trommelkörper 6 zu drehen. Dies ist ein wichtiger Aspekt der Erfindung 2, da dieser dem Benutzer ermöglicht, auch während der Betätigung des Endeffektors 8 die operative Endeffektorspitze 8 in einem konstanten Winkel zur Achse der röhrenförmigen Trommel 6 zu halten. Wenn beide Schneiden 16, 18 geschlossen und gestreckt sind, wie in Fig. 3B gezeigt ist, liegt das Profil der gesamten Vorrichtung innerhalb des für den Durchgang durch eine relativ kleine laparoskopische, chirurgische Öffnung oder den Zugang zu einem engen Bereich erforderlichen Profils.
Fig. 3C zeigt den Schwenkvorgang (Pfeil C) des Endeffektors 8 als ein Ergebnis der Drehung des Schaftes 36. Das Drehen des Schaftes 36 relativ zu der Trommelröhre 6 bewirkt, daß sich die Schraubenmuttern 32, 34 einander nähern und dadurch an der Leine 30 ziehen, während die Leine 24 genau um denselben Betrag freigegeben wird. Dies führt zu einem Schwenken des Endeffektors 8 in der Ebene der Achse des Trommelkörpers 6. Es ist auch ersichtlich, daß das Schwenken des Endeffektors 8 nicht vom Grad der Schließung der Schneiden 16, 18 abhängt. Das heißt, daß das Schwenken der Schneiden 16, 18 unabhängig davon ist, wie weit der Schaft 36 in die nahe Richtung eingezogen ist. Dies ist von Nutzen, da der Chirurg dadurch sowohl das Schließen als auch das Schwenken der Schneiden 16, 18 unabhängig steuern kann, was ihm das selektive Trennen oder Schneiden von Gewebe ermöglicht.
Fig. 3D zeigt den Drehvorgang des Endeffektors 8 als ein Ergebnis der gleichzeitigen Drehung des Schaftes 36 und des Trommelkörpers 6 (Pfeil D). Wenn sowohl der Schaft 36 als auch die Röhre 6 in der gleichen Richtung um denselben Betrag gedreht werden, verschieben sich die Schraubenmuttern 32, 34 in bezug auf den Körper 6 nicht und es erfolgt kein Schwenken des Endeffektors 8. Das Endergebnis ist die simultane Drehung der Trommelröhre 6 und des Endeffektors 8 (Pfeil D'). Es ist auch ersichtlich, daß das Schließen der Schneiden 16, 18 nicht vom Grad der Drehung der Trommel 6 und des Endeffektors 8 abhängt. Dieser Mechanismus besitzt auch den Vorteil, daß das System keine Präferenz in der Orientierung hat und sich die Steuerleinen 24, 30 nicht verheddern oder überkreuzen können. Dieser Vorteil ist wichtig für austauschbare Endeffektoren (einschließlich der lösbaren Trommel 6 und des gewählten Endeffektors 8), da ein Neuanbringen (d. h. das Einstecken eines gewählten Endeffektors oder einer Trommel in den Griff) keine spezielle Orientierung oder Zentrierung bzw. Ausrichtung der Eingriffsstruktur erfordert.
In Fig. 4 beherbergt der Griff 4 den Betätigungsmechanismus 10. Dies ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in der ein Schließen des Endeffektors durch Zurückziehen des Fingerauslösehebels manuell erfolgt. Der Trommelkörper 6 ist ein integraler Teil der Endeffektoreinheit, die in ein Aufnahmeloch im Griff 4 eingesetzt und durch eine Arretierung bzw. Feststellvorrichtung 38 gehalten ist. Das nahe Ende des Trommelkörpers 6 ist gabelförmig geteilt oder mit einem geeigneten Verbindungsmechanismus wie etwa einem Schiebkeil versehen, der zu einem positiven bzw. starren Torsions-Eingriff mit Getriebe 40 führt. Das Getriebe 40 sorgt für einen positiven bzw. formschlüssigen Dreh-Antrieb der röhrenförmigen Trommel 6 um deren Längsachse. Das nahe Ende 42 des Schaftes 36 ist so beschaffen (vierkantig oder keilförmig), daß es mit dem Getriebe 44 in Eingriff gelangt, jedoch durch das Getriebe 40 gleitet, um den Schaft 36 unabhängig von dem Getriebe 40 und der Trommel 6 drehschlüssig bzw. formschlüssig drehend antreiben zu können. Der Schaft 36 ist in bezug auf die Trommel 6 in die ferne Richtung, d. h. in Richtung der Endeffektorspitze 8, durch die Feder (oder die Federn) 22, die in die Endeffektorspitze 8 integriert ist (sind), vorbelastet. Der Schaft 36 erstreckt sich durch einen Ring 45 und ist mit diesem formschlüssig bzw.. fest verbunden, wodurch ein Ziehen des Rings 45 in die nahe Richtung ermöglicht wird, um den Schaft 36 in die gleiche Richtung zu bewegen. Der Ring ist durch eine Feder 46 in die ferne Richtung vorbelastet und über eine Gabeleinheit 50, die ein freies Drehen des Schaftes 36 und des Schiebkeils 42, jedoch auch das Einziehen des Schaftes 36 zuläßt, mit dem Auslösehebel 48 verbunden. Ein Ziehen des Auslösehebels 48 bewirkt das Schließen der Schneiden 16, 18, wobei der Grad der Schließung zum Hub des Auslösehebels 48 direkt proportional ist.
In den Fig. 9-12 ist eine alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Im einzelnen sind der Schaft 36 und die Trommel 6 in einer im wesentlichen zylindrischen Halte- bzw. Klemmbuchse 200 gehalten, die im Griff 4 fest montiert ist. Die Buchse 200 enthält, betriebsbereit und verschieblich, eine Feder 204, einen Satz von Arretierkugeln 206, die in einem Ring 208 eingefangen sind, und einen (nicht gezeigten) Auslösestift. Der Schaft 36 und die Trommel 6 werden im Griff 4 durch die Kugeln 206 gehalten, die mit einem Arretierring 212 in der Nähe des nahen Endes des Schaftes 36 (siehe Fig. 12, die den Schaft 36 mit dessen keilförmigem oder vierkantigem Abschnitt näher zeigt) lösbar in Eingriff sind und dadurch den Schaft 36 mit dem Ring 208 verriegeln, wobei ein freies Drehen des Schaftes 36 in der Buchse 200 zugelassen wird. Ein Einziehen des Schaftes 36 und das sich daraus ergebende Schließen der Endeffektorspitze 8 erfolgt durch Bewegen des Auslösehebels 48 in die nahe Richtung, was den über den Stift 210 betriebsbereit mit dem Auslösehebel gekoppelten Ring 208 einzieht (siehe Fig. 9A).
In Fig. 11 ermöglicht ein Bewegen des Auslösehebels 48 in die entgegengesetzte, die ferne, Richtung über den normalen Bereich des Hubs für das Öffnen und Schließen der Endeffektorspitzen 8 hinaus das Lösen bzw. Entfernen der Trommel- und Endeffektoreinheit vom Griff 4. Diese Bewegung des Auslösehebels 48 schiebt den Ring 208 gegen eine Schulter 213 am Schaft 36 (Fig. 12), die die Trommel 6 und den Schaft 36 in die ferne Richtung aus dem Griff 4 heraus drückt. Wenn der Auslösehebel 48 in eine vollständig entriegelte oder freigegebene Position bewegt wird, wird der Ring 208 in die ferne Richtung bewegt, bis die Kugeln 206 radial nach außen in einen eine Kugel aufnehmenden Arretierring 214 (in Fig. 10 am besten zu erkennen) an der Innenseite der Buchse 200 freigegeben werden, wodurch der Schaft 36 zusammen mit der Trommel 6 und dem Endeffektor 8 aus dem Griff 4 befreit werden. Das Ersetzen derselben oder einer anderen Endeffektoreinheit (Trommel 6 und Spitze 8) erfolgt durch Einschieben der neuen Einheit in den Griff 4 in die nahe Richtung.
Wieder mit Bezug auf Fig. 4 kann eine Arretierung 38 verwendet werden, um den Trommelkörper 6 und den Schaft 36, den dieser trägt, am Griff 4 weiter zu sichern. Durch Niederdrücken der Arretierung 38 wird ein Mitnehmer 72 befreit, wodurch die Trommel 6 und der Schaft 36 aus dem Griff 4 gelöst werden können, wie in den Fig. 9-12 skizziert ist. In dieser Weise können mehrere Spitzen- Einheiten (die die Trommel 6 und einen gewählten Endeffektor enthalten) mit einem einzigen Griff 4 verwendet werden und zuverlässig und betriebsbereit an diesem befestigt werden.
Mit weiterem Bezug auf Fig. 4 ist das Getriebe 40 mit einem Getriebe 60 an einem separaten Schaft 54 in Eingriff, der über ein separates Schaltgetriebe 56 und einen Motor 58 angetrieben wird. Ein Getriebe 44 ist mit einem Getriebe 52 an einem zweiten Schaft 61 in Eingriff, der über ein Schaltgetriebe 62 und einen Motor 64 angetrieben wird. Die zwei getrennten Motoren und Getriebeeinheiten ermöglichen eine direkte Steuerung jeder unabhängigen Bewegungsachse des Endeffektors 8. Die Motoren 58, 64 werden durch einen Steuer- bzw. Betätigungsschalter 66 des Typs Mehrpositions-Joystick gesteuert, der am Griff 4 so angebracht ist, daß er vom Benutzer mit dem Daumen bequem erreicht werden kann. Die Leistung für die Motoren 58, 64 wird von einer integrierten wiederaufladbaren oder auswechselbaren Batterie 68 geliefert, wobei Leistung und Position durch eine geeignete handelsübliche Mikroprozessor-Steuerelektronik 70 gesteuert werden.
Fig. 5 zeigt den am Griff 4 angebrachten Steuerschalter 66. Eine kleine Beschriftung 74 gibt an, wie sich das Bewegen des Betätigungsschalters 66 in der jeweiligen Richtung auswirkt. Der Schalter 66 kann ohne weiteres mit dem Daumen einer Hand gesteuert werden und besitzt die folgenden Wirkungen: (1) ein Drücken des Schalters 66 nach oben (mit "CW" gekennzeichnet) bewirkt ein simultanes Drehen der Trommel 6, des Schaftes 36 und des Endeffektors 8 im Uhrzeigersinn; (ii) ein Drücken des Schalters 66 nach unten (mit "CCW" gekennzeichnet) bewirkt ein simultanes Drehen des Schaftes 36, der Trommel 6 und des Endeffektors 8 gegen den Uhrzeigersinn; (iii) ein Drücken des Schalters 66 nach links (mit "Lt" gekennzeichnet) bewirkt ein Schwenken des Endeffektors 8 nach links, wobei nur der Schaft 36 im Uhrzeigersinn gedreht wird; und (iv) ein Drücken des Schalters 66 nach rechts (mit "Rt" gekennzeichnet) bewirkt ein Schwenken des Endeffektors 8 nach rechts, wobei nur der Schaft 36 gegen den Uhrzeigersinn gedreht wird. Die Bewegung ist in dieser Ausführungsform diskret und nicht proportional, obwohl eine leichte Modifikation der Steuerelektronik 70 eine solche Proportionalsteuerung ermöglichen könne.
In Fig. 13 ist eine weitere Griff- und Betätigungsmechanismus-Ausführungsform 300 der vorliegenden Erfindung gezeigt, die einen weiteren allgemein mit 310 bezeichneten Servomotor umfaßt. Der Motor betreibt oder bedient die automatische, kraftbetriebene "Vibrationssektor- Selbstschließfunktion" der Endeffektorspitze 3. Der Motor 310 kann von einem Mikroprozessor gesteuert sein, der in der vorliegenden Erfindung nachfolgend skizziert wird. In Fig. 13 sind der Griff 4, die Trommel 6, der Schaft 36, der Auslösehebel 48, die Getriebe 40, 44 und der Kopplungs- und Entkopplungsmechanismus (einschließlich der Kugeln 206 und der Buchse 200, die in den Fig. 1-12 gezeigt sind) im wesentlichen dieselben und mit denselben Bezugszeichen versehen. Der Ring 304 ist an seiner äußeren, im wesentlichen zylindrischen Oberfläche mit einem Gewinde versehen und mit einem Getriebe 306, das mit einem komplementären Gewinde versehen ist, in Eingriff. Das Getriebe 306 wird von einem Kleinrad bzw. Ritzel 308 angetrieben, das mit einer verstärkten Motor- und Schaltgetriebe-Antriebseinheit 310 betriebsbereit gekoppelt ist. Ein Antreiben des Getriebes 306 in einer Richtung bewirkt das Einziehen des Rings 304 und des Schaftes 36, wodurch die Endeffektorspitze 8 geschlossen wird. Ein Antreiben des Getriebes 306 in der entgegengesetzten Richtung verschiebt den Ring 304 in die ferne Richtung, wodurch der Schaft 36 (und die Trommel 6) aus dem Griff 4 gedrückt werden. Das Entkoppeln erfolgt wie zuvor, d. h. wenn die Kugeln in den erweiterten Ring im Innendurchmesser der Buchse 200 freigegeben wird.
Obwohl der Auslösehebel 48 im wesentlichen derselbe ist, ist er in der in Fig. 13 gezeigten Ausführungsform 300 grundlegend ein Mehrpositionsschalter, der in die ferne Richtung vorbelastet ist. Wenigstens fünf Stellungen sind zum Steuern des Motors 310 vorgesehen; jede Stellung rastet ein, was dem Benutzer ein fühlbares oder hörbares Feedback gibt. Eine Stellung, eine vollständig freigegebene oder geöffnete Stellung (Position 1), entspricht einem Steuersignal, das an den Mikroprozessor gesendet wird, um den Motor 310 mit hoher Geschwindigkeit zu fahren, bis die Endeffektorspitze 8 vollständig geöffnet ist und geöffnet gehalten wird. Eine andere Stellung (Position 5), die nahe Position des Auslösehebels, liefert ein Signal an den Mikroprozessor, den Motor 310 zu fahren, um die Endeffektorspitze mit hoher Geschwindigkeit zu schließen und geschlossen zu halten. Zwischenstellungen bei 25%, 50% und 75% (Positionen 2, 3 bzw. 4) des Auslösehebelhubs entsprechen dem langsamen Öffnen des Endeffektors, dem Auskuppeln bzw. Entkoppeln des Motors, um den Endeffektor in seiner momentanen Stellung zu fixieren, bzw. dem langsamen Schließen des Endeffektors. Zusätzlich könnte der Auslösehebel so entworfen sein, daß er vertikal beweglich ist, um ein "Verriegelungs"-Merkmal zu schaffen, das den Endeffektor 8 in irgendeiner Stellung blockiert.
Wenn der Auslösehebel 48 aus der Mittelstellung bewegt wird, d. h. entweder gezogen oder freigegeben wird, kann der Mikroprozessor zur Einstellung der Spannung verwendet werden, um eine festgelegte Geschwindigkeit aufrechtzuerhalten. Wenn der Auslösehebel wie vorstehend skizziert, beispielsweise in der zu 75% gezogenen Stellung gehalten wird, fährt der Motor mit dem Schließen des Endeffektors fort, bis er langsamer zu drehen beginnt. An diesem Punkt erhöht der Mikroprozessor 70 automatisch die Spannung und dadurch den Strom, um die Sollgeschwindigkeit beizubehalten. Dies wird fortgesetzt, bis der Motor bei vollem Strom zum Stehen gebracht ist, wobei die maximale Schließkraft auf den Endeffektor übertragen wird. Der Mikroprozessor hält den vollen Strom für der. Motor aufrecht, bis der Motor in die Position gefahren ist, die dem vollständig geschlossenen Endeffektor entspricht. An diesem Punkt wird die Leistung vom Motor weggenommen. Dieses Merkmal minimiert die im Motor entwickelte Wärme und den der Batterie entnommene Strom, was die Zeit zwischen dem Aufladen verlängert.
Unter der Annahme, daß beispielsweise die Schneiden oder Klauen eines Endeffektors zu Beginn vollständig geöffnet sind, erfolgt beim Bewegen des Auslösehebels aus der Position 1 über die Position 2 in die Mittelstellung 3 keine Bewegung der Schneiden. Wenn die Position 4 erreicht ist, beginnen die Schneiden sich langsam zu schließen, wobei sie sich in Position 5 bis zum vollständigen Schließen schnell schließen. Bei Annahme anfänglich vollständig geschlossener Schneiden und einem umgekehrten Bewegungsablauf des Auslösehebels erfolgt die Bewegung der Schneiden in umgekehrter Weise. Somit wird der Auslösehebel zum schnellen Schnippeln bzw. Schneiden schnell zwischen den Positionen 1 und 5 bewegt; zum langsamen Schnippeln wird der Auslösehebel zwischen den Positionen 4 und 2 bewegt. Das Beginnen mit geschlossenen Schneiden oder Klauen ermöglicht das Spreizen von Gewebe.
Die operativen Optionen und Parameter des Instruments der vorliegenden Erfindung werden durch Aufnahme der vorstehend beschriebenen Elektromotoren und Steuerungsvorrichtungen erweitert. Ein Steuern der zusätzlichen Motoren und die durch die Motoren geschaffenen Zusatzfunktionen wie etwa die Vibration oder das Hin- und Herbewegen bzw. die Oszillation der Endeffektorspitze werden durch Verwendung eines Mikroprozessors 70 erleichtert. Dies trifft insbesondere zu, wenn eine elektronisch gesteuerte Hin- und Herbewegung des Endeffektors, die Vibration der Endeffektorspitze oder eine andere komplexe Bewegung oder Verschiebung, die eine koordinierte Betätigung erfordert, enthalten sein soll. Außerdem kann eine Proportionalsteuerung in einer oder mehreren Richtungen oder Dimensionen ein erwünschtes Attribut sein. Je härter oder kräftiger der Benutzer beispielsweise auf den Betätigungsknopf oder auf den Auslösehebel drückt, desto größer ist die Kraft, mit der die Endeffektorspitze schließt oder öffnet. In ähnlicher Weise schließt oder öffnet der Endeffektor um so schneller, je härter der Benutzer auf einen Schalter drückt. Ein Mikroprozessor ist insbesondere wegen dessen Flexibilität und dessen dedizierter Steuerfunktionalität gut geeignet, um eine Steuerung der Servomotoren für Anwendungen wie diese zustandezubringen. In jeder der hier offenbarten Ausführungsformen kann ein Mikroprozessor 70 verwendet werden, um sowohl die Spannung und den Strom durch die Antriebsmotoren zu überwachen als auch die Drehzahlen, die Motortemperaturen und Batterieladezustände zu überwachen und zu regeln.
Fig. 24 ist eine schematische Darstellung eines dem chirurgischen Instrument der vorliegenden Erfindung zugeordneten Mikroprozessor-Controllers. Jeder der Funktionsblöcke kann gegebenenfalls eine diskrete funktionale Schaltung sein oder nicht. Eine Eingabe vom Bediener in den allgemein mit 70 bezeichneten Mikroprozessor erfolgt über Schalter, Stellwiderstände, Codierer oder andere bekannte Vorrichtungen (die allgemein mit 71 bezeichnet sind). In Abhängigkeit vom verwendeten Bausteintyp kann der Mikroprozessor eine Schnittstellenschaltung 72 erfordern. Ebenso können die Zustandsanzeigeleuchten 74 ebenso eine gewisse externe Schaltungsanordnung 76 erfordern. Die Motoren oder anderen Betätigungseinrichtungen 78 können natürlich nicht direkt von dem Mikroprozessor 70 angesteuert werden; jeder benötigt eine Treiberschaltung 80, um die zugehörige Leistungsversorgung 81 zu regeln. Die Rückkopplung von den Motoren oder den Betätigungseinrichtungen wird durch Codierer oder Grenzschalter (nicht gezeigt) geleistet, die durch eine Rückkopplungsschaltung 87 gesteuert und konditioniert werden. In manchen Fällen kann es wünschenswert sein, eine Rückkopplungssteuerung zu vermeiden und sich statt dessen auf ein (nicht gezeigtes) Optimalwertsystem unter Verwendung von beispielsweise Schrittmotoren anstelle von Servomotoren zu verlassen. Die elektrische Leistung wird von der Vorrichtung über einen elektrischen Schalter 85 entnommen, der eine Ein/Aus-Kopplung an die Batterie bewerkstelligt.
Mit Bezug auf die Fig. 4 und 24 und den in den Fig. 14-23 gezeigten Programmablaufplan enthält die vorliegende Erfindung einen Einkartenrechner (single board computer) mit einer Mikroprozessorfunktionalität, die einem Motorola-68HC11-Prozessor mit einer in einem internen ROM gespeicherten Programmiersprache entspricht. Die Steuerungssoftware kann in einem externen EPROM enthalten sein. Der 68HC11-Prozessor enthält einen EEPROM-Abschnitt, der verwendet wird, um die Einstellpunkte usw. zu speichern, während das Instrument der vorliegenden Erfindung ausgeschaltet ist. Der Einkartenrechner ist betriebsbereit mit einem Servoantrieb-Steuermodul (80, Fig. 24) gekoppelt, das Bewegungssteuerungs-ICs (beispielsweise Hewlett-Packard HCTL-1000) enthält, die die mehreren Antriebsmotoren steuern (77, Fig. 24). Der gewählte Mikroprozessor selbst kann programmiert werden, um die Servosteuerungsfunktionen der separaten Bewegungssteuerungs-ICs auszuführen. Außerdem können Schnittstellen (72, Fig. 24) vorgesehen sein, um die Ausgabe des Joysticks und der Proportionalschalter (71, Fig. 24), die durch einen Benutzer verwendet werden, zu decodieren.
In den Fig. 14-23 setzt sich die Software für das Instrument der vorliegenden Erfindung aus einer Hauptschleife 390, die kontinuierlich abläuft, während das Instrument eingeschaltet ist, und mehreren Nebenschleifen (Fig. 15-23), die spezielle Funktionen wie etwa die Hin- und Herbewegung, das Schneiden oder die Vibration und dergleichen steuern, zusammen. Ein Hauptzweck der Hauptschleife 390 besteht in der Abfrage des Joysticks und der anderen Betätigungsschalter, um zu bestimmen, ob ein bestimmter Vorgang gewünscht ist. Wenn dies zutrifft, wird die entsprechende Subroutine aufgerufen. Die Hauptschleife 390 läuft bei eingeschaltetem Instrument alle 20 Millisekunden ab und kann so angepaßt sein, daß diese die Betriebsparameter des Systems ständig prüft und die Anzeigen aktualisiert, was in Fig. 15 bzw. Fig. 23 wiedergegeben ist. Der einzige Weg, die Hauptschleife 390 zu verlassen, besteht im Trennen des Instruments von der Energieversorgung.
Eine Motorbewegung erfolgt über Motorsteuerungsbausteine, die stets im Positionsfehlermodus betrieben werden. Die relativen und absoluten Positionen bleiben stets erhalten, um eine wiederholbare Bewegung und einen absoluten Nullpunktsbezug zu garantieren. Die absoluten Positionen werden während der Initialisierungsroutinen eingerichtet (Fig. 15), in denen die Motoren von einer Grenze zur anderen gefahren werden, um den absoluten Bezugsnullpunkt einzurichten. Jede Motorbewegung wird auf eine Zielposition für den betreffenden Codierer bezogen gemessen, wobei die Position durch den Mikroprozessor berechnet wird. Die Geschwindigkeit wird mit einem Verstärkungsfaktor multipliziert, der verwendet wird, um einem Benutzer eine entfernungsempfindliche Steuerung zu ermöglichen. Wann immer eine Positionsabweichung eine Fehlergrenze, die während der Initialisierung (Fig. 15) über die Motorgrenzen bestimmt worden ist, überschreitet, leitet die Hauptsteuerschleife 390 daraus einen Komponentenfehler ab, deklariert einen Fehler und schaltet die geeignete Leuchte ein. Spezielle Funktionen wie etwa die Hin- und Herbewegung, das Schneiden, die Vibration, Auto- Null und das Entkoppeln der Trommel werden in eigenen Routinen, Fig. 18-22, abgehandelt.
Die Behandlung des Schalterschließens und der Joystick- Bewegung ist unkompliziert. Da die Bewegungsroutinen getrennt und unterschiedlich sind, ist die Logik für jeden Motor von der anderen getrennt. Da jedoch die Hauptschleife 390 so schnell abläuft, akzeptieren die Steuer-ICs die Zielpositionen und -raten, wobei die daraus resultierende Bewegung der Motoren, da diese eine mechanische Trägheit besitzen, funktional gleichzeitig erfolgt. Dies ermöglicht eine gleichzeitige Bewegung in allen drei Achsen. Weitere durch den Bediener einstellbare Funktionen wie etwa die Geschwindigkeit, die Kraft und die Joystick-Empfindlichkeit können über eine geeignete Gruppe von Funktionstasten bzw. Soft-Keys oder dedizierten Knöpfen programmiert werden. Informationen können über Leuchtanzeigen oder eine Anzeige wie etwa eine LCD- Anzeige angezeigt werden.
Die Bedienung des Instruments 2 der vorliegenden Erfindung ist durch das in Fig. 14 gezeigte Flußdiagramm der Hauptprogrammschleife für den Mikroprozessor weitgehend beschrieben. In einem Block 400 wird das Instrument mit Strom versorgt. Das Programm fährt mit dem EEPROM-Block 402 fort und initialisiert in einem Block 404 neu, wenn ein Standardzustand bzw. -annahme gegeben ist. Ein Initialisieren der Hardware und das Festlegen der Variablen sowie das Prüfen der Batterie erfolgt als nächstes in einem Block 406. Dieser Vorgang ist in Fig. 15 näher dargelegt, wobei mit einem Initialisiere-alles-Block 407 begonnen wird und mit einem Batterie-prüfen-Block 408, dem Controller 410 für das Drehen der Trommel, dem Controller 412 für das Schwenken und dem Controller 413 für das Schließen des Endeffektors fortgefahren wird. Die Betriebszustandsmarken bzw. -merker werden in einem Block 414 zurückgesetzt, und in einem Block 416 wird jeder Fehler gelöscht. Eine Initialisierung endet mit einem Block 418, in dem das Programm zu einem Betriebsanzeigeblock 410 (Fig. 14) übergeht.
Nach einem Fehlerabfrageblock 420 werden in einem Block 421 die Anzeigen aktualisiert, wobei, wie in Fig. 23 gezeigt ist, mit einem Aktualisiere-Anzeige-Block 422 begonnen wird. Zunächst wird in einem Block 423 abgefragt, ob die Fehlermarke gesetzt ist, wobei dann, wenn die Antwort ja ist, die Fehlerleuchte eingeschaltet wird, wie in einem Block 424 gezeigt ist, die momentanen Parameter dunkelgesteuert bzw. ausgeblendet werden, Block 426, und mit einem Block 428 das Aktualisieren der Anzeige beendet wird. Wenn im Block 423 kein Fehler erfaßt worden ist, werden die Betriebsanzeigen in einem Block 430 eingeschaltet und in einem Block 432 eine Abfrage der Batteriespannung durchgeführt. Wenn die Spannung niedrig ist, wird in einem Block 434 die Niedrigleistungsanzeige eingeschaltet und der Programmfluß in einem Block 436 mit der Anzeige momentaner Parameter (die Betriebsparameter wie etwa Geschwindigkeit, Kraft usw. eingeschlossen), fortgeführt. An diesem Punkt ist mit einem Block 428 das Ende des Aktualisiere-Anzeige-Programms erreicht.
Mit weiterem Bezug auf Fig. 14 kann die Verwendung des Instruments, wenn keine Fehler erfaßt worden sind, auf spezifische Eingaben des Anwenders und Abfragen durch das Programm, wie etwa die Joystick-Abfrage und Bewegungsblöcke 450 bzw. 452, fortgesetzt werden. In Fig. 16 ist der Programmfluß, der die Effektorbewegung steuert, als Folge von Abfragen und Vergleichen, die allgemein als Blöcke 454 bzw. 456 angegeben sind, und als Eingabe von operativen Befehlen, die allgemein als Block 458 angegeben ist, näher dargelegt.
Ebenso wird der Auslösehebel 48 in Auslösehebel- Abfrageblöcken 460, 462 überwacht, was zu Effektor- Schließfunktionsblöcken 464, 465 und 466 führt. Fig. 17 zeigt in auseinander gezogenen Darstellungen bei Blöcken 467 die Effektor-Schließungs- und Öffnungsabfolge bzw. ebenso als auseinander gezogener Block 468 die Effektor- Öffnungsabfolge.
Fig. 14 zeigt auf, daß das Programm eine Abfrage nach speziellen Funktionen, Block 470, enthält, die, falls eine spezielle Funktion angefordert und betätigt worden ist, den Programmfluß zu einem Block 472 lenkt, der in Fig. 18 näher dargestellt ist. Ein Block 473 startet den Fluß der speziellen Funktionen, und setzt dann mit der Abfrage nach den einzelnen speziellen Funktionen fort, die das Schneiden durch Hin- und Herbewegung. Block 474, die Vibration, Block 476, Auto-Null, Block 478, und die Entkopplungsfunktion, Block 480, umfassen. Bezüglich der Abfrage nach der Hin- und Herbewegung geht der Programmfluß dann, wenn die Antwort positiv ist, zum operativen Schneiden durch Hin- und Herbewegung, Block 482, über, der in Fig. 19 näher gezeigt ist.
In Fig. 19 beginnt der Programmfluß des Schneidens durch Hin- und Herbewegung mit einem Block 483 und ersten Abfragen bei einem Block 484, ob die Funktion angefordert worden ist. Wenn die Antwort nein ist, geht der Programmfluß zu einem Block 486, dem Ende der Hin- und Herbewegung, über. Wenn die Antwort ja ist, wird der Motor vollständig nach vorne betrieben, Block 483. Der Programmfluß geht dann zur Abfrage über, ob der Endeffektor vollständig geschlossen ist, Block 490. Wenn die Antwort nein ist, kehrt der Programmfluß zum Beginn zurück, und wenn die Antwort ja ist, wird eine Abfrage durchgeführt, ob der Anforderungsknopf noch gedrückt ist, Block 510. Eine negative Antwort lenkt den Programmfluß zu dem Block 468, dem Ende der Hin- und Herbewegung. Wenn die Antwort ja ist, wird der Motor betätigt, Block 512, und der Endeffektor abgefragt, Block 514. Wenn die Antwort ja ist, kehrt der Programmfluß zum Beginn zurück, und wenn die Antwort nein ist, wird eine Abfrage durchgeführt, ob der Endeffektor vollständig geöffnet ist, Block 516. Wenn die Antwort nein ist, kehrt der Programmfluß zum Startpunkt zurück, bis der vollständig geöffnete Zustand erreicht ist.
Wieder mit Bezug auf Fig. 18 führt die Vibrationsabfrage im Block 476 zu einem Vibrationsfunktionsblock 520, der in Fig. 20 näher gezeigt ist. Nach dem Anstoßen der Vibrationsfunktion, Block 521, fährt der Programmfluß mit dem Betreiben des Motors für Zusammendrücken entweder im Vorlauf, Block 522, oder im Rücklauf, Block 524, fort. Das Programm fragt dann ab, ob der Betriebsanforderungsknopf noch gedrückt ist, Block 524; wenn die Antwort ja ist, kehrt der Programmfluß zum Beginn zurück, und wenn diese nein ist, endet der Vibrationsprogrammfluß, Block 528.
Erneut mit Bezug auf Fig. 18 schließen die speziellen Funktionen die Auto-Null-Abfrage, Block 478, ein. Bei positiver Antwort, fährt der Programmfluß mit der Auto- Null-Funktion, Block 530, fort, die in Fig. 21 näher dargelegt ist. Wenn das Programm mit einem Block 531 angestoßen wird, betreibt dieses den Motor für Schwenken im Vorlauf/Rücklauf, bis ein Nullwert erreicht ist, Block 532. In ähnlicher Weise werden der Motor für Zusammendrücken und der Motor für Drehen betätigt, bis jeweils Nullwerte erreicht sind, Blöcke 534, 536, und Auto-Null mit Block 538 endet.
Zurück zu Fig. 18 beginnt eine weitere Abfrage in den speziellen Funktionen mit dem Block 480, der Abfrage nach dem Entkoppeln. Wenn die Antwort ja ist, fährt der Programmfluß mit einem Block 540 fort, um die Trommel so zu entkoppeln, wie in Fig. 22 dargelegt ist. Dieser Funktionsfluß beginnt mit einem Block 541. Als nächstes wird der Motor für Zusammendrücken betätigt, bis der Wert für Entkoppeln erreicht ist, Block 542. An diesem Punkt fragt das Programm ab, ob der Knopf für Entkoppeln noch gedrückt ist, Block 544, und wenn die Antwort ja ist, kehrt das Programm zum Antriebsblock 542 zurück. Wenn die Antwort nein ist, wird der Motor für Zusammendrücken im Vorlauf betrieben, bis ein Nullwert erreicht ist, Block 546, und das Programm zu einem Initialisiere-alles-Block 548 übergeht, in dem die Hardware erneut initialisiert wird und die Variablen festgelegt werden, wobei bei einem Block 550 das Ende des Auto-Null-Programms erreicht wird. Der Hauptprogrammfluß (Fig. 14) enthält außerdem eine periodische Systemprüfungsfunktion, Block 560.
Die Fig. 6A-B, 7A-D und 8A-B zeigen alternative Ausführungsformen der in den Fig. 2A-C gezeigten scherenähnlichen Endeffektorspitze 8. Fig. 6 zeigt einen Endeffektor 9, der dem in Fig. 2A gezeigten ähnlich ist. Die zwei Schneiden 80, 82 werden über ein (nicht gezeigtes) Paar von Leinen in der gleichen Weise, wie sie oben mit Bezug auf Fig. 2A beschrieben worden ist, geschlossen. Der prinzipielle Unterschied zwischen den beiden Entwürfen ist, daß ein weiteres Paar von Leinen 84, 86 (wovon nur die Leine 84 gezeigt ist) verwendet wird, um die Schneiden 80, 82 zu öffnen, anstatt sich auf eine Feder stützen, um diese vorzubelasten, wobei die Schneiden 80, 82 Hebel 81, 83 aufweisen. Die Leine 84 verläuft axial am Trommelkörper 6 hinab, windet sich um die Rillenscheibe 26 entlang der Rückseite des Hebels an der Schneide 82 und schließt am Hebel an der Schneide 80 an. Ein Ziehen an der Leine 84 zieht die Hebel zusammen, wodurch die Schneiden 80, 82 gespreizt werden. Ein Vorteil besteht darin, daß die Leinen 84, 86 ein zwangsschlüssiges bzw. positives oder bestimmtes Öffnen der Schneiden 80, 82 ermöglichen, wobei ein solches Öffnen mit einer größeren Kraft erfolgt, als es mit einer Feder allein möglich wäre.
Die Fig. 7A-D zeigen eine alternative Ausführungsform einer scherenähnlicher Spitze 11, die dieselben Vorteile wie der in Fig. 2A gezeigte scherenähnliche Entwurf bietet. Fig. 7A zeigt zwei Scherklingen 88, 90, die für ein gegenseitiges Scheren ausgelegt bzw. geschliffen sind. Diese sind durch eine integrale Feder 92, die die Schneiden 88, 90 miteinander verbindet, in die geöffnete Stellung (Fig. 7A) vorbelastet. Jede der Schneiden 88, 90 besitzt eine Schlitz 93, durch den ein Stift 94 führt. Die Schneiden oder Klauen 88, 90 sind durch eine Rillenscheibe 96 und deren "Schwanz" 97, der in die nahe Richtung in die Biegung der Feder 92 vorsteht, angeordnet. Die Rillenscheibe 96 und deren "Schwanz" 9'7 drehen sich gemeinsam um den im Ende der röhrenförmigen Trommel 6 befestigten Stift 94. Diese Drehung bewirkt das Schwenken der Schneideneinheit um den Stift 94. Die Leine 98 windet sich um die Rillenscheibe 96 auf einer Seite des Schneidenpaars 88, 90 und ist an diesem auf der gegenüberliegenden Seite befestigt. Ähnlich verläuft eine weitere Leine 100 in entgegengesetzter Richtung um die andere Rillenscheibe (96' in Fig. 7B) und ist an der gegenüberliegenden Schneide angebracht. So wie in Fig. 2 gezeigt ist, bewirkt das Ziehen an einer Leine unter Freigabe der anderen das Drehen der Schneiden 88, 90 in dieser Richtung. Fig. 7C zeigt die Schneiden 88, 90 um 90º gedreht (eine Leine, die ferne Leine, ist verborgen). Ein gleichzeitiges Ziehen an beiden Leinen bewirkt das Schließen der Schneiden 88, 90 und erzeugt eine Schneid- oder Schertätigkeit. Der Vorteil dieses Entwurfs ist der, daß die Feder 92, die die Schneiden 88, 90 in den geöffneten Zustand vorbelastet, ein integraler Teil der Schneiden ist und es in dieser Ausführungsform des Endeffektors 11 somit nur zwei bewegliche Teile (die Leinen 98, 100 ausgenommen) gibt. Fig. 7D zeigt die gekoppelten Klauen oder Schneiden 88, 90 und den Bereich der Feder 92, die sie koppelt, sowie den Schlitz 93 in jeder Schneide.
Die Fig. 8A-B zeigen eine Variante der in den Fig. 7A-D gezeigten Ausführungsform. In dieser Version sind die Schneiden 102, 104 über eine integrale Feder 106 angebracht. Die Schneide 102 ist um einen Drehstift 108 an einem diskreten Punkt frei schwenkbar. Der Drehstift 108 ist in der röhrenförmigen Trommel 6 fixiert. Die Schneide 104 gleitet geschlossen über die Schneide 102 und weist einen gekrümmten Schlitz 110 auf, um eine Bewegung relativ zum Drehstift 108 zu ermöglichen. Ein Schließen der Schneide 104 relativ zu der Schneide 102 erfolgt durch Ziehen an einer Leine 112, die über eine (nicht gezeigte) Rillenscheibe führt. Eine Zugkraft in der Leine 112 bewirkt ein Drehen der Schneideneinheit 102, 104 gegen den Uhrzeigersinn. Diese Reaktion wird durch eine Leine 114 eingeschränkt, die der. Winkel der Klauen 102, 104 zur Achse der Röhre 6 konstant hält. Ein Ziehen der Leine 112 unter Halten der Leine 114 in einer festen Position bewirkt ein Schließen der Schneiden 102, 104 und eine Schertätigkeit. Ein prinzipieller Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, daß der Unschärfeeigenschaft eines Federentwurfs ohne diskreten Schwenkpunkt beseitigt wird.
Das vorstehend beschriebene Instrument der vorliegenden Erfindung ist insbesondere für die endoskopische Verwendung entworfen. Jedoch gibt es für diese Erfindung viele andere Anwendungen. Beispielsweise können die austauschbaren Spitzen und betätigbaren Verbindungen der vorliegenden Erfindung in chirurgische Instrumente wie etwa Nadelhalter, Heftvorrichtungen, Brennvorrichtungen bzw. Kauter, Laser, Ballonkatheder, Atherektomievorrichtungen und Endoskope eingebaut werden. Das Plazieren von Kathedern wie etwa Schrittmacherzuführungen, Lungenüberwachungskatheder (Swan-Ganz-Typ), angiographische Katheder usw. kann durch Verwendung der vorliegenden Erfindung erleichtert werden. Außerdem kann der Endeffektorspitze eine Chip-Kamera beigefügt werden, um das Plazieren, insbesondere das Plazieren von Stents und Stent/Transplantat-Kombinationen, zu visualisieren.
Bei der in Fig. 13 gezeigten Ausführungsform, in der ein dritter Motor 310 enthalten ist, um die Endeffektorspitze 8 zu betätigen, könnte der Auslösehebel 48 durch einen elektromechanischen Schalter oder eine mechanische Knopfbetätigungseinrichtung ersetzt oder erweitert werden, z. B. könnte der Steuerschalter 66 so ausgelegt sein, daß dieser die Steuerung des dritten Motors 310 vornimmt.
Obwohl spezifische Ausführungsformen der Erfindung offenbart und beschrieben worden sind, ist für den Fachmann klar, daß hinsichtlich Form und Detail verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Claims

1. Chirurgisches Instrument (2) zur Verwendung in der Endoskopie mit einem röhrenförmigen Element (6) mit einem nahen Ende und einem fernen Ende, einem zweiteiligen Endeffektor (8) bzw. Wirkorgan, das direkt schwenkbar an das ferne Ende angebracht ist und mit einem Griff (4), der lösbar und drehbar an das nahe Ende angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Instrument umfaßt:

Mittel zum Drehen, Schwenken und Schließen des Endeffektors in jeder Richtung relativ zu dem röhrenförmigen Element, mit

einem Schaft (36), der koaxial zu dem röhrenförmigen Element (6) ist, wobei der Schaft gleitbar und drehbar relativ zu dem röhrenförmigen Element ist und einen Abschnitt (38) mit rechtsgängigem Gewinde und einen Abschnitt (40) mit linksgängigem Gewinde umfaßt,

einer Schraubenmutter bzw. Schraubenmuttern (32, 34), die betriebsbereit auf jedem Abschnitt (38, 40) des Schaftes aufgenommen ist bzw. sind, wobei die Schraubenmuttern gleitbar und nicht drehend relativ zu dem röhrenförmigen Element sind, und

(24, 30), die betriebsbereit an die Schraubenmuttern und den Endeffektor gekoppelt sind, Mitteln (48) zum Einziehen des Schaftes in die nahe Richtung, und

Mitteln (70) zum Kontrollieren der Mittel zum Drehen, Schwenken und Schließen.

2. Chirurgisches Instrument nach Anspruch 1, bei dem die Verbindungsmittel hochdehnbare Leinen bzw. Schnüre (24, 30) sind und die Leinen betriebsbereit abgestimmt sind, um das Drehen, Schwenken und Schließen bereitzustellen.

3. Chirurgisches Instrument nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Schwenken und Schließen um einen einzelnen Schwenkpunkt (20) stattfindet.

4. Chirurgisches Instrument nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei dem der Endeffektor (8) zwei Teile umfaßt und jedes Teil schwenkbar mit dem fernen Ende des röhrenförmigen Elements (6) an einem gemeinsamen Befestigungspunkt verbunden ist.

5. Chirurgisches Instrument nach Anspruch 4, bei dem die beiden Teile des Endeffektors (8) einen Arbeitsabschnitt, der sich im wesentlichen fern von dem Befestigungspunkt erstreckt, und einen Hebelabschnitt, der sich im wesentlichen nah gelegen zu dem Befestigungspunkt erstreckt, umfassen.

6. Chirurgisches Instrument nach Anspruch 5, bei dem der Arbeitsabschnitt und der Hebelabschnitt scherenähnliche Schneiden (16, 18) sind.

7. Chirurgisches Instrument nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das Kontrollmittel einen Mikroprozessor aufweist.