EP3027137A1 - Surgical instrument - Google Patents

Abstract

A surgical instrument according to the invention has a pre-tensioned pair of flexible links comprising a first flexible link strand (1; 1', 1") and a counter-rotating second flexible link strand (2; 2', 2") for actuating a degree of freedom of the instrument, in particular an end effector (3.1; 3.1'; 3.1"), in opposite senses, by means of an input assembly (A, Α'; A"). The first flexible link strand has a higher tensile stiffness (c₁) than the second flexible link strand.

Description

Beschreibung  description

Chirurgisches Instrument Surgical instrument

Die vorliegende Erfindung betrifft ein, insbesondere robotergeführtes, chirurgisches Instrument, einen Chirurgie-Roboter mit einem solchen Instrument sowie Verfahren zum Auslegen und zum körperfernen Aktuieren eines solchen Instruments. The present invention relates to a, in particular robot-guided, surgical instrument, a surgical robot with such an instrument and method for laying out and for remote actuation of such an instrument.

Insbesondere in der robotergestützten minimalinvasiven Chirurgie werden Especially in robot-assisted minimally invasive surgery

Instrumente häufig durch gegenläufige Zugmittelpaare aktuiert. Instruments frequently actuated by opposing Zugmittelpaare.

Beispielsweise kann eine Backe einer Aderklemme, die mit einer Treibscheibe gekoppelt ist, durch gegensinnige Aktuierung von zwei Seilsträngen, die die For example, a jaw of a wire clamp, which is coupled to a traction sheave, by opposing actuation of two cable strands, the

Treibscheibe umschlingen, rotiert werden, um die Aderklemme zu schließen bzw. zu öffnen. Wrap the traction sheave, rotate it to close or open the wire clamp.

Um ein Durchhängen der Seilstränge und ein Durchrutschen auf der Treibscheibe zu verhindern, sind die Seilstränge vorgespannt. Diese Vorspannung belastet jedoch die Seilstränge und Lagerungen und limitiert die von der Backe maximal aufbringbare Kraft, wobei vorliegend zur kompakteren Darstellung auch ein antiparalleles To prevent sagging of the cable strands and slippage on the traction sheave, the cable strands are biased. However, this bias loads the cable strands and bearings and limits the maximum force that can be applied by the jaw, in the present case also an antiparallel for a more compact representation

Kräftepaar, d.h. ein Drehmoment, verallgemeinernd als Kraft bezeichnet wird. Force pair, i. a torque, generally referred to as a force.

Eine Aufgabe einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes, insbesondere robotergeführtes, chirurgisches Instrument zur Verfügung zu stellen bzw. dessen Betrieb zu verbessern. Diese Aufgabe wird durch ein chirurgisches Instrument mit den Merkmalen des An object of an embodiment of the present invention is to provide an improved, in particular robot-guided, surgical instrument or to improve its operation. This task is performed by a surgical instrument with the characteristics of

Anspruchs 1 bzw. Verfahren mit den Merkmalen der Ansprüche 14, 15 gelöst. Claim 1 or method with the features of claims 14, 15 solved.

Anspruch 13 stellt einen Chirurgie-Roboter mit einem entsprechenden Instrument unter Schutz. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen. Claim 13 protects a surgical robot with a corresponding instrument. The subclaims relate to advantageous developments.

Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein chirurgisches Instrument ein oder mehrere vorgespannte Zugmittelpaare mit jeweils einem ersten Zugmitteltrum und einem gegenläufigen zweiten Zugmitteltrum zum gegensinnigen Aktuieren eines Freiheitsgrads des Instruments durch eine Eintriebsanordnung auf. Ein Zugmittel kann insbesondere seil- bzw. kabelartig oder band- bzw. riemenartig, insbesondere flach-, keil- und/oder rippenband- bzw. riemenartig ausgebildet sein. Es kann in einer Ausführung Kunststoff und/oder Metall aufweisen, insbesondere hieraus bestehen. Unter einem Zugmitteltrum wird vorliegend insbesondere der (freie) Abschnitt eines Zugmittels zwischen einem Eintriebsglied der Eintriebsanordnung und einem According to one aspect of the present invention, a surgical instrument has one or more pre-tensioned pairs of traction means, each with a first Zugmitteltrum and an opposite second Zugmitteltrum for opposing actuation of a degree of freedom of the instrument by a drive arrangement. A traction means may in particular rope or cable-like or belt or belt-like, in particular flat, wedge and / or ribbed or belt-like design. It may in one embodiment plastic and / or metal, in particular consist thereof. Under a Zugmitteltrum is present in particular the (free) section of a traction device between a input member of the input arrangement and a

Abtriebsglied einer Abtriebsanordnung, insbesondere einer Output member of a driven assembly, in particular a

Endeffektorabtriebsanordnung, verstanden.  End effector output arrangement, understood.

In einer Ausführung ist ein Zugmittel axialfest - bezogen auf eine Längsachse des Zugmittels - an dem Ein- und Abtriebsglied dauerhaft oder lösbar, insbesondere reib-, stoff- oder formschlüssig fixiert. Dann stellt das Zugmittel bzw. dessen Abschnitt zwischen den Befestigungen an Ein- und Abtriebsglied das Zugmitteltrum im Sinne der vorliegenden Erfindung dar. In einer anderen Ausführung umschlingt das In one embodiment, a traction means axially fixed - relative to a longitudinal axis of the traction means - on the input and output member permanently or detachably, in particular friction, substance or positively fixed. Then, the traction means or its portion between the attachments to input and output member, the Zugmitteltrum in the context of the present invention. In another embodiment wraps around the

Zugmittel das Ein- und Abtriebsglied reibschlüssig jeweils wenigstens teilweise. Dann stellt ein Abschnitt des Zugmittels zwischen dem Auf- bzw. Ablauf von dem bzw. auf das Ein- und Abtriebsglied jeweils ein Zugmitteltrum im Sinne der vorliegenden Erfindung dar. Insofern kann ein Zugmitteltrum im Sinne der vorliegenden Erfindung gleichermaßen einen festen Bereich eines (fixierten) Zugmittels oder einen Traction means the input and output member frictionally each at least partially. Then, a section of the traction means between the on and off of the input and output member respectively represents a traction means in the sense of the present invention. In this respect, a traction means in the sense of the present invention equally a fixed range of (fixed) Pulling means or one

veränderlichen Bereich eines (auf- bzw. ablaufenden) Zugmittels bezeichnen. In einer Ausführung umschlingt ein einseitig offenes Zugmittel reibschlüssig wenigstens teilweise das Eintriebsglied, wobei seine beiden Enden jeweils an dem Designate variable range of (on- or expiring) traction means. In one embodiment, a pulling means open at one end wraps around at least partially the input member with frictional engagement, with its two ends each on the

gegenüberliegenden Abtriebsglied fixiert sind. Dann stellt ein Abschnitt des Zugmittels zwischen dem Auf- bzw. Ablauf von dem bzw. auf das Eintriebsglied und der fixed opposite output member are fixed. Then, a portion of the traction means between the on and expiration of the or on the input member and the

Befestigung an dem Abtriebsglied jeweils ein Zugmitteltrum im Sinne der vorliegenden Erfindung dar. In einer anderen Ausführung umschlingt umgekehrt ein einseitig offenes Zugmittel reibschlüssig wenigstens teilweise das Abtriebsglied, wobei seine beiden Enden jeweils an dem gegenüberliegenden Eintriebsglied fixiert sind. Dann stellt ein Abschnitt des Zugmittels zwischen dem Auf- bzw. Ablauf von dem bzw. auf das Abtriebsglied und der Befestigung an dem Eintriebsglied jeweils ein Zugmitteltrum im Sinne der vorliegenden Erfindung dar. In another embodiment, conversely, a traction means open at one end wraps at least partially frictionally the driven member, its two ends being respectively fixed to the opposite input member. Then, a portion of the traction means between the on or expiration of the or on the output member and the attachment to the input member is in each case a Zugmitteltrum in the context of the present invention.

Dementsprechend können in einer Ausführung das erste Zugmitteltrum und das zweite Zugmitteltrum eines oder mehrere Zugmittelpaare jeweils abtriebe-, insbesondere endeffektorseitig und/oder eintriebsseitig miteinander verbunden oder separat voneinander an einem Ein- und/oder Abtriebsglied befestigt sein. Ein oder mehrere Zugmittelpaare können entsprechend geschlossen bzw. ringartig, halboffen bzw. einseitig verbunden oder durch zwei separate Zugmittel ausgebildet sein. In einer Ausführung werden das erste und zweite Zugmitteltrum durch dasselbe Eintriebsglied aktuiert und/oder aktuieren dasselbe Abtriebsglied. Beispielsweise können sie eine Treibscheibe umschlingen oder an zwei Schenkeln einer Wippe fixiert sein. Gleichermaßen können das erste und zweite Zugmitteltrum durch separate Eintriebsglieder aktuiert werden und/oder separate Abtriebsglieder aktuieren, wobei in einer Weiterbildung die separaten Eintriebsglieder der Eintriebsanordnung bzw. die separaten Abtriebsglieder der Abtriebsanordnung vorzugsweise, insbesondere mechanisch, hydraulisch, pneumatisch und/oder steuerungstechnisch, gegensinnig synchronisiert sind. Beispielsweise können zwei gegensinnig synchronisierte Accordingly, in one embodiment, the first Zugmitteltrum and the second Zugmitteltrum one or more Zugmittelpaare each driven, in particular end effector side and / or input side connected to each other or be attached separately from each other on an input and / or output member. One or more pairs of traction means can be closed or ring-like, semi-open or unilaterally connected or formed by two separate traction means. In one embodiment, the first and second Zugmitteltrum actuated by the same input member and / or actuate the same output member. For example, they can wrap around a traction sheave or be fixed to two legs of a rocker. Similarly, the first and second Zugmitteltrum be actuated by separate Eintriebsglieder and / or actuate separate output members, in a development, the separate Eintriebsglieder the Eintriebsanordnung or the separate output members of the output assembly preferably, in particular mechanically, hydraulically, pneumatically and / or control technology, synchronized in opposite directions are. For example, two oppositely synchronized

Linearaktuatoren das erste und zweite Zugmitteltrum gegenläufig einziehen bzw. Linear actuators pull the first and second Zugmitteltrum opposite direction or

ausgeben oder zwei Zugmittelenden zwei Koppelstücke eines Mechanismus, beispielsweise eines Parallelogramm-Mechanismus, gegenläufig verstellen. Zwischen Eintriebsanordnung und Abtriebsanordnung können in einer Ausführung ein oder mehrere Führungs- und/oder Koppelglieder, insbesondere Scheiben, angeordnet sein, die die Zugmitteltrume führen bzw. koppeln. Der durch ein Zugmittelpaar gegensinning aktuierte Freiheitsgrad kann insbesondere ein Bewegungsfreiheitsgrad, insbesondere ein translatorischer oder rotatorischer Freiheitsgrad, eines Endeffektors des Instruments sein, beispielsweise die Drehung eines Skalpells, eines Hakens oder einer Backe einer Klemme, Schere, Zange oder dergleichen. Entsprechend kann die Abtriebsanordnung eine output or two Zugmittelenden two coupling pieces of a mechanism, such as a parallelogram mechanism, in opposite directions. Between input arrangement and output arrangement one or more guiding and / or coupling members, in particular disks, can be arranged in one embodiment, which guide or couple the Zugmitteltrume. The degree of freedom counteracted by a pair of traction means may in particular be a degree of freedom of movement, in particular a translational or rotational degree of freedom of an end effector of the instrument, for example the rotation of a scalpel, a hook or a jaw of a clamp, scissors, forceps or the like. Accordingly, the output arrangement a

Endeffektorabtriebsanordnung und das bzw. die Abtriebsglieder mit dem ein- oder mehrteiligen Endeffektor gekoppelt, insbesondere fest verbunden sein. Endeffektorabtriebsanordnung and the output or the output members coupled to the one- or multi-part end effector, in particular be firmly connected.

Gleichermaßen kann der Freiheitsgrad auch ein Gelenkfreiheitsgrad eines gelenkigen Instrumentenschaftes oder dergleichen sein. Entsprechend kann die Similarly, the degree of freedom may also be a degree of freedom of articulation of an articulated instrument shaft or the like. Accordingly, the

Abtriebsanordnung eine Instrumentenschaftabtriebsanordnung und das bzw. die Abtriebsglieder mit dem gelenkigen Instrumentenschaft gekoppelt sein. In einerOutput assembly a Instrumentschaftabtriebsanordnung and the output or the output members to be coupled to the articulated instrument shaft. In a

Ausführung ist der Freiheitsgrad ein Schwenkfreiheitsgrad eines Endeffektors relativ zu einem Instrumentenschaft, an dem der Endeffektor beweglich bzw. gelenkig gelagert ist, oder ein Schwenkfreiheitsgrad eines Instrumentenschaftteils relativ zu einem anderen Instrumentenschaftteil, an dem der Endeffektor beweglich bzw. Embodiment, the degree of freedom is a pivoting degree of freedom of an end effector relative to an instrument shaft on which the end effector is movably supported, or a pivoting degree of freedom of an instrument shaft portion relative to another instrument shaft part on which the end effector is movable or

gelenkig gelagert ist.  is hinged.

In einer Ausführung sind zur gegensinnigen Aktuierung von zwei oder mehr In one embodiment, for opposing actuation of two or more

Freiheitsgraden des Instruments, insbesondere eines Endeffektors, mehrere gegenläufige Zugmittelpaare vorgesehen, wobei nachfolgend zur kompakteren  Degrees of freedom of the instrument, in particular an end effector, a plurality of opposing Zugmittelpaare provided, wherein subsequently to the more compact

Darstellung die vorliegende Erfindung insbesondere anhand eines Zugmittelpaares näher erläutert wird.  Representation of the present invention will be explained in more detail in particular with reference to a Zugmittelpaares.

Die nachfolgend noch näher erläuterte Fig. 1 zeigt ein statisches Gleichgewicht zwischen einer Eintriebskraft F_A auf ein Eintriebsglied A und einem Reaktionsmoment MR, welches infolge einer Anlage eines Endeffektors 3.1 auf ein Abtriebsglied 3 wirkt. The hereinafter explained in greater detail Fig. 1 shows a static equilibrium between a unit input force F _A to an input drive member A and a reaction moment MR, which acts as a result of an installation of an end effector 3.1 to a driven member 3.

Ein- und Abtriebsglied sind über ein Zugmittelpaar mit einem ersten Zugmitteltrum 1 und einem gegenläufigen zweiten Zugmitteltrum 2 gekoppelt, die jeweils durch ein Vorspannmittel vorgespannt sind, so dass sie im unaktuierten Zustand eine Input and output member are coupled via a Zugmittelpaar with a first Zugmitteltrum 1 and an opposite second Zugmitteltrum 2, which are each biased by a biasing means, so that they in the unaktuierten state a

Zugvorspannung bzw. Vorspannschnittkraft F_v aufweisen. Infolge der Eintriebskraft F_A bzw. des Reaktionsmoments M_R erhöht sich die Zugvorspannung or biasing force F _v have. As a result of the driving force F _A and the reaction torque M _R increases

Zugspannung bzw. Schnittkraft Fi im ziehenden ersten Zugmitteltrum 1 um einen elastischen Anteil (ΔΙ · Ci), der sich aus der zusätzlichen Längung ΔΙ und der  Tensile stress or cutting force Fi in the pulling first Zugmitteltrum 1 by an elastic fraction (.DELTA.Ι · Ci), which consists of the additional elongation .DELTA.Ι and the

Zugsteifigkeit Ci dieses Zugmitteltrums bestimmt: Entsprechend reduziert sich die Zugspannung bzw. Schnittkraft F₂ im nachgebenden zweiten Zugmitteltrum 2 um einen elastischen Anteil (ΔΙ · c₂), der sich aus der gegenläufigen Verkürzung ΔΙ und der Zugsteifigkeit c₂ dieses Zugmitteltrums bestimmt: Tensile rigidity Ci of this Zugmitteltrums determined: Accordingly, the tensile stress or cutting force F ₂ in yielding second Zugmitteltrum 2 by an elastic fraction (ΔΙ · c ₂ ), which is determined by the opposite reduction ΔΙ and the tensile stiffness c _{2 of} Zugmitteltrums:

F₂ = F_v - ΔΙ · c₂ (2) F ₂ = F _v - ΔΙ · c ₂ (2)

Das Reaktionsmoment M_R ergibt sich aus dem statischen Momentengleichgewicht mit diesen beiden Schnittkräften F^ F₂ und dem Hebelarm r zu: The reaction torque M _R results from the static torque equilibrium with these two cutting forces F ^ F ₂ and the lever arm r to:

(Fi - F₂)^■ r (3) und mit Gl. (1 ), (2) zu (Fi - F ₂ ) ^■ r (3) and with Eq. (1), (2) to

M_R = (d/ c₂ + 1 ) - (C2 - Äl) - r (4) M _R = (d / c ₂ + 1) - (C2 - Äl) - r (4)

Das maximale Reaktionsmoment M_R, _max und damit die maximal von dem Endeffektor auf die Umgebung ausübbare Kraft bzw. die maximal übertragbare Eintriebskraft F_A, ma ergibt sich bei verschwindender Zugspannung bzw. Schnittkraft F₂ = 0 im nachgebenden zweiten Zugmitteltrum 2: The maximum reaction torque M _R , _max and thus the maximum force exerted by the end effector on the environment or the maximum transferable input force F _A , ma results in vanishing tensile stress or cutting force F ₂ = 0 in the yielding second Zugmitteltrum 2:

F_v = ΔΙ · c₂ (5) F _v = ΔΙ · c ₂ (5)

Eingesetzt in (4) folgt Inserted in (4) follows

M_R, max = (C1/ C2 + 1 ) · Fv r (7) Man erkennt, dass bei einer Vergrößerung des Verhältnisses der Zugsteifigkeiten des ersten und zweiten Zugmitteltrums bei gleicher Vorspannung des Zugmittelpaares das maximale Reaktionsmoment M_{R, ma} und damit insbesondere eine maximal von einem Endeffektor auf die Umgebung ausübbare Kraft vergrößert werden kann, bzw. M _R , max = (C1 / C2 + 1) * Fv r (7) It can be seen that, given an increase in the ratio of the tensile stiffnesses of the first and second traction means at the same pretensioning of the pair of traction means, the maximum reaction torque M _{R, ma} and thus in particular one maximum exerted by an end effector on the environment exercisable force can be increased, or

umgekehrt für dasselbe maximale Reaktionsmoment nur eine geringere conversely, only a smaller one for the same maximum reaction torque

Vorspannung- F_v erforderlich ist. Da die Vorspannung insbesondere die Zugmittel, aber auch Lager belastet und schwierig aufzuprägen ist, kann durch eine Preload F _{v is} required. Since the bias in particular the traction means, but also bearing loads and difficult to impose, can by a

Vergrößerung des Verhältnisses der Zugsteifigkeiten somit in vorteilhafter Weise das Instrument verbessert, insbesondere seine Lebensdauer infolge einer verminderten Lager- und Zugmittelbelastung erhöht und/oder seine Bedienung infolge eines erhöhten maximalen Reaktionsmoments und damit insbesondere einer erhöhten maximal von einem Endeffektor auf die Umgebung ausübbaren Kraft verbessert werden. Increasing the ratio of the tensile stiffness thus advantageously improves the instrument, in particular increases its life due to a reduced bearing and Zugmittelbelastung and / or its operation can be improved due to an increased maximum reaction torque and thus in particular an increased maximum exerted by an end effector on the environment force ,

Entsprechend weist nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung das erste Accordingly, according to one aspect of the present invention, the first

Zugmitteltrum wenigstens eines vorgespannten Zugmittelpaars, vorzugsweise von zwei oder mehr, insbesondere von allen vorgespannten Zugmittelpaaren des chirurgischen Instruments, jeweils eine größere Zugsteifigkeit auf als das zweite Zugmitteltrum dieses Zugmittelpaars. Unter einer Zugsteifigkeit c wird vorliegend, wie sich insbesondere aus Gl. (1 ), (2) ergibt, insbesondere das Verhältnis bzw. der Quotient einer Zugkraft F auf das Zugmitteltrum bzw. einer Zugspannung in dem Zugmitteltrum zu einer dadurch bewirkten bzw. diese bewirkenden Längung ΔΙ bzw. Dehnungszunahme (ΔΙ/Ι) des Zugmitteltrums verstanden (c = F/ΔΙ), vorzugsweise absolut oder spezifisch bzw. bezogen auf die Länge I des Zugmitteltrums (c = F/(AI/I)). Ein ansonsten gleiches, doppelt so langes Zugmitteltrum weist also eine kleinere absolute Zugsteifigkeit im Sinne der vorliegenden Erfindung auf (da sich beide Hälften jeweils dehnen und so eine größere Gesamtlängung ΔΙ ergeben), jedoch dieselbe spezifische bzw. auf die Länge bezogene Zugsteifigkeit im Sinne der vorliegenden Erfindung. Zugmitteltrum at least one biased Zugmittelpaars, preferably of two or more, in particular of all biased Zugmittelpaaren the surgical instrument, each having a greater tensile stiffness than the second Zugmitteltrum this Zugmittelpaars. Under a tensile stiffness c is present, as can be seen in particular from Eq. (1), (2), in particular the ratio or the quotient of a tensile force F on the Zugmitteltrum or a tensile stress in the Zugmitteltrum to thereby caused or this causing elongation ΔΙ or increase in elongation (ΔΙ / Ι) understood Zugmitteltrums (c = F / ΔΙ), preferably absolute or specific or related to the length I of Zugmitteltrums (c = F / (AI / I)). An otherwise equal, twice as long Zugmitteltrum thus has a lower absolute tensile stiffness in the context of the present invention (since both halves stretch each and thus give a greater total elongation ΔΙ), but the same specific or on the length related tensile stiffness in the context of the present Invention.

Ändert sich die Zugsteifigkeit, beispielsweise in Abhängigkeit von der Changes the tensile stiffness, for example, depending on the

Dehnungszunahme bzw. Zugspannung, so ist in einer Ausführung die Zugsteifigkeit des ersten Zugmitteltrums wenigstens für Zug- bzw. Schnittkräfte in den Expansion increase or tensile stress, so in one embodiment, the tensile stiffness of the first Zugmitteltrums at least for tensile or cutting forces in the

Zugmitteltrumen größer als die Zugsteifigkeit des zweiten Zugmitteltrums, die wenigstens 1 N und/oder höchstens 500N, insbesondere höchstens 100N, Zugmitteltrumen greater than the tensile stiffness of the second Zugmitteltrums, the at least 1 N and / or at most 500N, in particular at most 100N,

insbesondere wenigstens 10N betragen, d.h. insbesondere wenigstens in einem normalen Arbeitsbereich. In einer Weiterbildung ist die Zugsteifigkeit des ersten Zugmitteltrums stets größer als die Zugsteifigkeit des zweiten Zugmitteltrums. Es versteht sich, dass für die Zugsteifigkeit auf normale Betriebsbedingungen Bezug genommen ist. Entsprechend ist in einer Ausführung die Zugsteifigkeit des ersten Zugmitteltrums wenigstens für Temperaturen größer als die Zugsteifigkeit des zweiten Zugmitteltrums, die zwischen 10°C und 40°C liegen. especially at least 10N, i. in particular at least in a normal work area. In one development, the tensile stiffness of the first Zugmitteltrums is always greater than the tensile stiffness of the second Zugmitteltrums. It is understood that the tensile stiffness refers to normal operating conditions. Accordingly, in one embodiment, the tensile stiffness of the first Zugmitteltrums at least for temperatures greater than the tensile stiffness of the second Zugmitteltrums, which are between 10 ° C and 40 ° C.

Es hat sich herausgestellt, dass die Zugsteifigkeit des ersten Zugmittetrums vorteilhafterweise wenigstens 10%, insbesondere wenigstens 25% und vorzugsweise wenigstens 50% größer ist als die Zugsteifigkeit des zweiten Zugmittetrums. It has been found that the tensile stiffness of the first Zugmittetrums advantageously at least 10%, in particular at least 25% and preferably at least 50% greater than the tensile stiffness of the second Zugmittetrums.

Die Zugsteifigkeit eines Zugmitteltrums hängt insbesondere von dessen Material, insbesondere von dessen Elastizitätskoeffizienten bzw. Elastizitätsmoduls ab. The tensile stiffness of a Zugmitteltrums depends in particular on its material, in particular of its elasticity coefficient or modulus of elasticity.

Dementsprechend weist in einer Ausführung ein Material, aus dem das erste Accordingly, in one embodiment, a material from which the first

Zugmitteltrum ganz oder wenigstens teilweise besteht, eine größere Zugsteifigkeit, insbesondere einen größeren Elastizitätsmodul, auf als ein Material, aus dem das zweite Zugmitteltrum ganz oder wenigstens teilweise besteht. In diesem Fall können das erste und zweite Zugmitteltrum, wenigstens im Wesentlichen, dieselbe Geometrie, insbesondere gleiche Querschnitte, aufweisen, was insbesondere die Handhabung vereinfachen kann. In einer Ausführung weist ein Material, aus dem das erste Zugmitteltrum wholly or at least partially, a greater tensile stiffness, in particular a larger modulus of elasticity, as a material from which the second Zugmitteltrum wholly or at least partially. In this case, you can the first and second Zugmitteltrum, at least substantially, the same geometry, in particular the same cross-sections, have, which in particular can simplify the handling. In one embodiment, a material that makes up the first one

Zugmitteltrum ganz oder wenigstens teilweise besteht, eine Zugsteifigkeit, Zugmitteltrum completely or at least partially, a tensile stiffness,

insbesondere einen Elastizitätsmodul, auf, die bzw. der wenigstens 10%,  in particular a modulus of elasticity of at least 10%,

insbesondere wenigstens 25% und vorzugsweise wenigstens 50% größer ist als die Zugsteifigkeit bzw. der Elastizitätsmodul eines Materials, aus dem das zweite in particular at least 25% and preferably at least 50% greater than the tensile stiffness or modulus of elasticity of a material from which the second

Zugmitteltrum ganz oder wenigstens teilweise besteht. Zugmitteltrum wholly or at least partially.

Die Zugsteifigkeit eines Zugmitteltrums hängt insbesondere von dessen Geometrie, insbesondere von dessen Querschnittsfläche ab. Dementsprechend weist in einer Ausführung das erste Zugmitteltrum geometrie-, insbesondere querschnittsbedingt, eine größere Zugsteifigkeit auf als das zweite Zugmitteltrum. Insbesondere kann das erste Zugmitteltrum über seiner ganzen Länge oder wenigstens über einen The tensile stiffness of a Zugmitteltrums depends in particular on its geometry, in particular of its cross-sectional area. Accordingly, in one embodiment, the first Zugmitteltrum geometry, in particular by cross-section, a greater tensile stiffness than the second Zugmitteltrum. In particular, the first Zugmitteltrum over its entire length or at least one

Teilbereich hiervon eine größere, insbesondere minimale, Querschnittsfläche Part of this area a larger, especially minimal, cross-sectional area

aufweisen als das zweite Zugmitteltrum. Das erste und/oder zweite Zugmitteltrum können jeweils ein- oder mehrsträngig sein. Entsprechend kann das erste have as the second Zugmitteltrum. The first and / or second Zugmitteltrum can each be single or multi-stranded. Accordingly, the first

Zugmitteltrum in einer Ausführung mehr, insbesondere gleiche, Stränge aufweisen als das zweite Zugmitteltrum. Bei geometriebedingt größerer Zugsteifigkeit des ersten Zugmitteltrums können das erste und zweite Zugmitteltrum, wenigstens im Zugmitteltrum in one embodiment more, in particular the same, strands have as the second Zugmitteltrum. When geometriebedingt greater tensile stiffness of the first Zugmitteltrums the first and second Zugmitteltrum, at least in

Wesentlichen, dasselbe Material aufweisen, was insbesondere die Herstellung vereinfachen kann. In einer Ausführung weist das erste Zugmitteltrum eine minimale Querschnittsfläche auf, die wenigstens 10%, insbesondere wenigstens 25% und vorzugsweise wenigstens 50% größer ist als eine minimale Querschnittsfläche des zweiten Zugmitteltrums. Die beiden vorstehenden Aspekte können miteinander kombiniert sein. Insbesondere kann das erste Zugmitteltrum durchgehend oder wenigstens abschnittsweise ein Material mit einem größeren Elastizitätsmodul und eine größere Querschnittsfläche, insbesondere Strangzahl, aufweisen als das zweite Zugmitteltrum. Essentially, have the same material, which in particular can simplify the production. In one embodiment, the first Zugmitteltrum has a minimum cross-sectional area which is at least 10%, in particular at least 25% and preferably at least 50% greater than a minimum cross-sectional area of the second Zugmitteltrums. The two preceding aspects can be combined with each other. In particular, the first Zugmitteltrum continuous or at least partially a material having a greater modulus of elasticity and a larger cross-sectional area, in particular strand number, have as the second Zugmitteltrum.

In einer Ausführung sind die Zugmitteltrume durchgehend aus demselben Material und weisen einen konstanten Querschnitt auf. Gleichermaßen können das erste und/oder Zugmitteltrum auch abschnittsweise unterschiedliche Materialien und/oder Geometrien aufweisen. Mechanisch entspricht dies einer Reihenschaltung von Federn bzw. Zugsteifigkeiten. Entsprechend kann durch wenigstens einen Abschnitt mit einer lokal höheren Zugsteifigkeit, insbesondere aus einem Material mit einem lokal größeren Elastizitätsmodul und/oder einer lokal größeren Querschnittsfläche, die Zugsteifigkeit des ersten Zugmitteltrums erhöht und/oder durch wenigstens einen Abschnitt mit einer lokal kleineren Zugsteifigkeit, insbesondere aus einem Material mit einem lokal kleineren Elastizitätsmodul und/oder einer lokal kleineren In one embodiment, the Zugmitteltrume are continuously made of the same material and have a constant cross section. Likewise, the first and / or Zugmitteltrum may also have sections of different materials and / or geometries. Mechanically, this corresponds to a series connection of springs or tensile stiffnesses. Accordingly, by at least one portion with a locally higher tensile stiffness, in particular from a material having a locally larger modulus of elasticity and / or a locally larger cross-sectional area, the tensile stiffness of the first Zugmitteltrums increased and / or by at least one portion with a locally smaller tensile stiffness, in particular a material with a locally smaller elastic modulus and / or a locally smaller one

Querschnittsfläche, die Zugsteifigkeit des zweiten Zugmitteltrums reduziert werden. Ein solcher Abschnitt kann insbesondere von beiden Enden des jeweiligen Cross-sectional area, the tensile stiffness of the second Zugmitteltrums be reduced. Such a section may in particular from both ends of the respective

Zugmitteltrums, insbesondere Befestigungen bzw. einem Auf- bzw. Ablaufbereich, beabstandet sein, so dass das erste und zweite Zugmitteltrum in einer Ausführung einander entsprechende Endbereiche aufweisen, was insbesondere die Handhabung vereinfachen kann. Zugmitteltrums, in particular fasteners or an up or discharge area, be spaced, so that the first and second Zugmitteltrum in one embodiment have corresponding end portions, which in particular can simplify handling.

Wie vorstehend erläutert, kann durch Erhöhung der Zugsteifigkeit des jeweils ziehenden Zugmittel- bzw. Lasttrums eines Zugmittelpaares das aufbringbare Moment bzw. die aufbringbare Kraft bei gleicher Vorspannung erhöht bzw. die erforderliche Vorspannung reduziert werden. Viele gegenläufige Zugmittelpaare weisen eine Hauptarbeitsrichtung auf, in der größere Kräfte bzw. Momente zu übertragen sind als in der gegensinnigen Richtung. Beispielsweise sind regelmäßig größere Kräfte bzw. Momente zum Schließen von Backen von Zangen, Scheren, Klemmen oder dergleichen erforderlich als zu deren Öffnen. Gleichermaßen sind regelmäßig größere Kräfte bzw. Momente zum Zustellen einer Klinge, insbesondere eines Skalpells, in Richtung ihrer Schneidkante bzw. zum Schneiden erforderlich als zum Abheben bzw. Lösen. Entsprechend ist in einer Ausführung das erste Zugmitteltrum, das die größere Zugsteifigkeit aufweist, zum Aktuieren des Freiheitsgrads in einer As explained above, by increasing the tensile stiffness of the respectively pulling traction means or load strand of a traction means pair, the applicable torque or the applicable force can be increased at the same pretensioning or the required preload can be reduced. Many opposing Zugmittelpaare have a main working direction in which larger forces or moments are to be transmitted as in the opposite direction. For example, regularly larger forces or moments are required for closing jaws of pliers, shears, clamps or the like as to their opening. Similarly, larger forces or moments are regularly required for advancing a blade, in particular a scalpel, in the direction of its cutting edge or for cutting than for lifting or loosening. Accordingly, in one embodiment, the first Zugmitteltrum having the greater tensile stiffness, for actuating the degree of freedom in one

Hauptarbeitsrichtung, insbesondere zum Schließen oder Schneiden, eingerichtet.Main working direction, in particular for closing or cutting, set up.

Unter einer Hauptarbeitsrichtung wird insbesondere diejenige Richtung verstanden, in der im Betrieb die größeren Kräfte bzw. Momente aufgeprägt werden (sollen). In einer Ausführung sind die Hauptarbeitsrichtungen von zwei Zugmittelpaaren, deren erstes Zugmitteltrum jeweils eine größere Zugsteifigkeit aufweist, gegensinnig, wie dies insbesondere bei zwei Backen einer Zange, Schere, Klemme oder dergleichen der Fall ist. A main working direction is understood in particular to be the direction in which the larger forces or moments are (are) to be impressed during operation. In one embodiment, the main working directions of two Zugmittelpaaren, the first Zugmitteltrum each having a greater tensile stiffness, in opposite directions, as is the case in particular with two jaws of a pair of pliers, scissors, clamp or the like.

Um ein Durchhängen fixierter Zugmittel und/oder ein Durchrutschen umschlingender Zugmittel zu vermeiden, ist das Zugmittelpaar vorgespannt. Hierzu ist in einer Ausführung ein Vorspannmittel zum gemeinsamen Vorspannen des ersten und zweiten Zugmitteltrums eines oder mehrerer Zugmittelpaare vorgesehen. In einer anderen Ausführung ist ein, insbesondere mehrteiliges, Vorspannmittel zum separaten Vorspannen des ersten und zweiten Zugmitteltrums eines oder mehrerer Zugmittelpaare vorgesehen. Ein Vorspannmittel bzw. ein Teil eines mehrteiligen Vorspannmittels kann in einer Ausführung eine oder mehrere mechanische, hydraulische, pneumatische, magnetische und/oder elektromagnetische Federn aufweisen, wobei eine (elektro)magnetische Feder im Sinne der vorliegenden To avoid sagging fixed traction means and / or slipping umschlingender traction means, the Zugmittelpaar is biased. This is in one Execution of a biasing means for jointly biasing the first and second Zugmitteltrums one or more Zugmittelpaare provided. In another embodiment, a, in particular multi-part, biasing means for separately biasing the first and second Zugmitteltrums one or more Zugmittelpaare provided. A biasing means or a part of a multi-part biasing means may comprise in one embodiment, one or more mechanical, hydraulic, pneumatic, magnetic and / or electromagnetic springs, wherein a (electro) magnetic spring in the sense of the present

Erfindung zwei einander (elektro)magnetisch abstoßende oder anziehende Elemente aufweist. In einer Ausführung ist das Vorspannmittel ver- bzw. einstellbar,  Invention has two each other (electro) magnetically repelling or attracting elements. In one embodiment, the biasing means is adjustable or adjustable,

beispielsweise durch Änderung einer Federhärte, Vorspannlänge oder dergleichen. for example, by changing a spring hardness, preload length or the like.

Ein chirurgisches Instrument kann manuell aktuiert werden. In einer bevorzugten Ausführung eines, insbesondere robotergeführten, chirurgischen Instruments weist es zusätzlich oder alternativ eine Aktuatoranordnung mit einem oder mehreren A surgical instrument can be actuated manually. In a preferred embodiment of a, in particular robotically guided, surgical instrument, it additionally or alternatively has an actuator arrangement with one or more

Aktuatoren auf. Ein Aktuator kann insbesondere einen oder mehrere Elektromotoren aufweisen. Ein Aktuator ist jeweils mit einem oder mehreren Eintriebsgliedern einer Eintriebsanordnung eines Zugmittelpaares wirkverbindbar, insbesondere Actuators on. An actuator may in particular comprise one or more electric motors. An actuator is in each case operatively connected to one or more input members of a drive arrangement of a Zugmittelpaares, in particular

wirkverbunden, vorzugsweise derart, dass er das erste und zweite Zugmitteltrum gegenläufig, insbesondere gegensinnig synchron, aktuiert. Er kann mit der operatively connected, preferably in such a way that it actuates the first and second Zugmitteltrum in opposite directions, in particular in opposite directions synchronously. He can with the

Eintriebsanordnung direkt oder insbesondere über ein Getriebe wirkverbindbar, insbesondere wirkverbunden sein. Das Getriebe kann insbesondere ein Drive arrangement directly or in particular via a transmission operatively connected, in particular be operatively connected. The transmission can in particular a

Zugmittelgetriebe aufweisen. Entsprechend kann ein Eintriebsglied in einer Have Zugmittelgetriebe. Accordingly, a drive member in a

Ausführung über ein Zugmittelpaar mit der Abtriebsanordnung und über ein weiteres Zugmittelpaar mit dem Aktuator wirkverbindbar, insbesondere wirkverbunden sein. Wie einleitend erläutert, ist ein erfindungsgemäßes Instrument insbesondere für die minimalinvasive Chirurgie geeignet. Entsprechend weist es in einer Ausführung einen Instrumentenschaft auf, in dem das oder die Zugmittelpaare angeordnet sind, und der zum Einführen durch eine natürliche oder minimalinvasive Körperöffnung, Execution via a pair of traction means with the output assembly and a further Zugmittelpaar with the actuator operatively connected, in particular be operatively connected. As explained in the introduction, an instrument according to the invention is particularly suitable for minimally invasive surgery. Accordingly, in one embodiment it has an instrument shaft in which the one or more pairs of traction means are arranged, and for insertion through a natural or minimally invasive body opening,

insbesondere einen sogenannten Trokar, eingerichtet ist. Das Instrument kann entsprechend insbesondere ein endoskopisches Instrument mit einem Endeffektor zum Einführen in einen Körper und einer gegenüberliegenden extrakorporalen Aktuatoranordnung sein. Wie ebenfalls einleitend erläutert, ist ein erfindungsgemäßes Instrument insbesondere für die minimalinvasive Roboterchirurgie geeignet. Entsprechend weist es in einer Ausführung eine Schnittstelle zur Anbindung an einen Roboter auf. Die Schnittstelle kann insbesondere an dem Instrumentenschaft und/oder einer Aktuatoranordnung angeordnet sein. In einer Ausführung weist die Schnittstelle eine mechanische und/oder magnetische, insbesondere elektromagnetische Kupplung zum Ankoppeln an einen Roboter, und/oder eine Schnittstelle zur Übertragung von Signalen, elektrischer Energie und/oder Fluiden, insbesondere Gasen und/oder Flüssigkeiten, zwischen dem Roboter und dem Instrument auf. Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Zugsteifigkeit des ersten Zugmitteltrums eines oder mehrerer vorgespannter Zugmittelpaare größer ausgelegt als eine Zugsteifigkeit des zweiten Zugmitteltrums des jeweiligen Zugmittelpaares, insbesondere durch entsprechende Vorgabe eines Materials und/oder einer in particular a so-called trocar is set up. The instrument may, in particular, be an endoscopic instrument having an end effector for insertion into a body and an opposing extracorporeal actuator assembly. As also explained in the introduction, an instrument according to the invention is particularly suitable for minimally invasive robotic surgery. Accordingly, in one embodiment it has an interface for connection to a robot. The interface may in particular be arranged on the instrument shaft and / or an actuator arrangement. In one embodiment, the interface has a mechanical and / or magnetic, in particular electromagnetic, coupling for coupling to a robot, and / or an interface for transmitting signals, electrical energy and / or fluids, in particular gases and / or liquids, between the robot and the instrument. According to one aspect of the present invention, a tensile stiffness of the first Zugmitteltrums one or more biased Zugmittelpaare is designed to be greater than a tensile stiffness of the second Zugmitteltrums the respective Zugmittelpaares, in particular by appropriate specification of a material and / or a

Geometrie des jeweiligen Zugmitteltrums. Nach einem anderen Aspekt der Geometry of the respective Zugmitteltrums. After another aspect of the

vorliegenden Erfindung ist eine Zugspannungszunahme in dem ersten Zugmitteltrum eines oder mehrerer vorgespannter Zugmittelpaare infolge einer Aktuierung der Eintriebsanordnung dieses Zugmittelpaares aufgrund von dessen größerer Present invention is a tensile stress increase in the first Zugmitteltrum one or more pre-tensioned Zugmittelpaare due to an actuation of the input arrangement of this Zugmittelpaares due to the larger

Zugsteifigkeit größer als eine gegensinnige Zugspannungsabnahme in dem zweiten Zugmitteltrum dieses Zugmittelpaares, wobei das Instrument körperfern aktuiert wird, beispielsweise zum Reinigen, Testen oder dergleichen. Tensile rigidity greater than an opposite Zugspannungsabnahme in the second Zugmitteltrum this Zugmittelpaares, the instrument is actuated body remote, for example, for cleaning, testing or the like.

Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen und den Ausführungsbeispielen. Hierzu zeigt, teilweise schematisiert: Further advantages and features emerge from the subclaims and the exemplary embodiments. This shows, partially schematized:

Fig. 1 : einen Teil eines chirurgischen Instruments nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung; und Fig. 2: einen Teil eines chirurgischen Instruments nach einer weiteren Fig. 1: a part of a surgical instrument according to an embodiment of the present invention; and FIG. 2 shows a part of a surgical instrument after another

Ausführung der vorliegenden Erfindung in Fig. 1 entsprechender Darstellung.  Embodiment of the present invention in Fig. 1 corresponding representation.

Fig. 1 , auf die vorstehend bereits Bezug genommen wurde, zeigt einen Teil eines chirurgischen Instruments nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung. Es weist eine Eintriebsanordnung mit einem Eintriebsglied in Form einer drehbar gelagerten Wippe A sowie eine Endeffektorabtriebsanordnung mit einem Abtriebsglied in Form einer weiteren drehbar gelagerten Wippe 3 auf, an der ein Endeffektor 3.1 befestigt ist. Ein- und Abtriebsglied sind durch ein vorgespanntes Zugmittelpaar mit einem ersten Zugmitteltrum 1 und einem gegenläufigen zweiten Zugmitteltrum 2 gekoppelt. Durch die Vorspannung wirken an Eulerschen Schnittufern Vorspannschnittkräfte F_v. Fig. 1, already referred to above, shows a part of a surgical instrument according to an embodiment of the present invention. It has a Eintriebsanordnung with a Eintriebsglied in the form of a rotatably mounted rocker A and a Endeffektorabtriebsanordnung with a driven member in the form of another rotatably mounted rocker 3, to which an end effector 3.1 is attached. Input and output member are coupled by a biased Zugmittelpaar with a first Zugmitteltrum 1 and an opposite second Zugmitteltrum 2. Due to the bias, biasing forces F _v act on Eulerian cutters.

Fig. 1 zeigt ein statisches Gleichgewicht unter Aufprägung einer Eintriebskraft F_A, die von einem Aktuator (nicht dargestellt) auf das Eintriebsglied A ausgeübt wird. Diese sucht den Endeffektor 3.1 im Uhrzeigersinn zu drehen. Da dieser jedoch an einer Umgebung, beispielsweise einem Lumen im Körperinneren, anliegt, kann sich der Endeffektor nicht bewegen, auf ihn wirkt das Reaktionsmoment M_R. FIG. 1 shows a static equilibrium under the influence of an input force F _A which is exerted on the input member A by an actuator (not shown). This seeks to turn the end effector 3.1 clockwise. However, since this is in an environment, such as a lumen in the body, rests, the end effector can not move, it acts on the reaction torque M _R.

Im statischen Gleichgewicht längt sich das ziehende erste Zugmitteltrum 1 um ΔΙ, während sich die vorspannungsbedingte Längung des nachgebenden zweiten In the static equilibrium, the pulling first traction means 1 lengthens by ΔΙ, while the bias-induced elongation of the yielding second

Zugmitteltrums 2 gegenläufig um ΔΙ reduziert. In Fig. 1 ist diese Längung zur Zugmitteltrums 2 in opposite directions reduced by ΔΙ. In Fig. 1, this elongation is to

Verdeutlichung übertrieben dargestellt. Zudem sind elastische Deformationen von Ein- und Abtriebsglied, Endeffektor und Umgebung bzw. Lumen vernachlässigt.  Explanation exaggerated. In addition, elastic deformations of input and output member, end effector and environment or lumen are neglected.

Wie vorstehend ausgeführt, erhöht sich in diesem statischen Gleichgewicht eine Schnittkraft F^ an Eulerschen Schnittufern des ziehenden ersten Zugmitteltrums 1 , während sie die entsprechende Schnittkraft F₂ des nachgebenden zweiten As stated above, in this static equilibrium, a cutting force F 1 increases on Euler's banks of the pulling first traction means 1, while it increases the corresponding cutting force F _{2 of} the yielding second

Zugmitteltrums 2 entsprechend reduziert. Zugmitteltrums 2 reduced accordingly.

Das erste Zugmitteltrum 1 weist geometrie-, insbesondere querschnittsbedingt, eine größere Zugsteifigkeit e, auf als das zweite Zugmitteltrum 2, wie in Fig. 1 durch verschiedene Strichstärken des ersten und zweiten Zugmitteltrums angedeutet. The first Zugmitteltrum 1 has geometry, in particular by cross-section, a greater tensile stiffness e, as the second Zugmitteltrum 2, as indicated in Fig. 1 by different line thicknesses of the first and second Zugmitteltrums.

Zusätzlich oder alternativ kann auch das Material, aus dem das erste Zugmitteltrum besteht, einen größeren Elastizitätsmodul aufweisen als das Material, aus dem das zweite Zugmitteltrum besteht. Wie vorstehend erläutert, gilt für das maximale Reaktionsmoment M_R, _max und damit für die maximal von dem Endeffektor 3.1 auf die Umgebung ausübbare Kraft bzw. die maximal übertragbare Eintriebskraft F_A, ma_X nach Gl. (7) Additionally or alternatively, the material of which the first Zugmitteltrum consists, have a greater modulus of elasticity than the material of which the second Zugmitteltrum consists. As explained above, the maximum reaction torque M _R , _max and therefore the maximum force exerted by the end effector 3.1 on the environment or the maximum transferable input force F _A , ma _X according to Eq. (7)

M_R, _max = (Ci/ c₂ + 1 )^■ F_v · r Als Zugsteifigkeit c ist hier beispielsweise der Quotient aus einer Prüf-Zugkraft F und einer durch diese bewirkte Längenänderung des jeweiligen Zugmitteltrums, M _R , _ma x = (Ci / c ₂ + 1) ^■ F _v · r The tensile stiffness c is, for example, the quotient of a test tensile force F and a change in length of the respective traction mechanism strand caused thereby.

insbesondere bezogen auf dessen Gesamtausgangslänge I, zugrundegelegt, die sich mit der Querschnittsfläche Q und dem Elastizitätsmodul E zu c = (E · Q)/l ergibt. Man erkennt, dass sich vorteilhaft durch die gegenüber c₂ größere in particular based on its total output length I, which results in the cross-sectional area Q and the elastic modulus E to c = (E · Q) / l. It can be seen that advantageous by the opposite c ₂ larger

Zugsteifigkeit c₁ im Vergleich zu einem homogenen Zugmittelpaar mit gleichen Tensile rigidity c ₁ in comparison with a homogeneous pair of traction means with the same

Zugsteifigkeiten bei gleicher Vorspannung ein höheres maximales Reaktionsmoment bzw. für dasselbe maximale Reaktionsmoment eine geringere erforderliche Tensile rigidity at the same bias a higher maximum reaction torque or for the same maximum reaction torque a lower required

Vorspannung ergibt. Fig. 2 zeigt in Fig. 1 entsprechender Darstellung einen Teil eines chirurgischen Preload results. Fig. 2 shows in Fig. 1 corresponding representation of a part of a surgical

Instruments nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung, wobei einander entsprechende Elemente durch identische, gegebenenfalls durch Instruments according to a further embodiment of the present invention, wherein corresponding elements by identical, optionally by

Apostrophe (', ") differenzierte Bezugszeichen bezeichnet sind, so dass auf die vorstehende Beschreibung Bezug genommen und nachfolgend nur auf Unterschiede zur Ausführung der Fig. 1 eingegangen wird. Apostrophe (', ") differentiated reference numerals are designated, so that reference is made to the above description and will be discussed below only for differences from the embodiment of FIG.

Das chirurgische Instrument der Fig. 2 weist zwei vorgespannte Zugmittelpaare (1 ', 2'), ( ', 2") mit je einem ersten Zugmitteltrum 1 ' bzw. 1 " und einem gegenläufigen zweiten Zugmitteltrum 2' bzw. 2" zum gegensinnigen Aktuieren von zwei Freiheitsgraden eines Endeffektors in Form einer Klemme mit zwei Backen 3.1 ', 3.1 " auf, die zwischen sich ein Lumen klemmen und dadurch Reaktionsmomente M_R' bzw. M_R" erfahren. The surgical instrument of Fig. 2 has two biased Zugmittelpaare (1 ', 2'), (', 2 "), each with a first Zugmitteltrum 1' and 1" and an opposite second Zugmitteltrum 2 'or 2 "for opposing actuation of two degrees of freedom of an end effector in the form of a clamp with two jaws 3.1 ', 3.1 ", which clamp between them a lumen and thereby experience reaction moments M _R ' and M _R ".

Die Zugmittelpaare sind in einem gemeinsamen Instrumentenschaft 4.2 angeordnet, dessen endeffektorseitige Hälfte (unten in Fig. 2) durch eine natürliche oder The Zugmittelpaare are arranged in a common instrument shaft 4.2, the end effector side half (bottom in Fig. 2) by a natural or

minimalinvasive Körperöffnung (nicht dargestellt) eingeführt ist. Am gegenüberliegenden Ende ist eine Antriebsanordnung mit zwei steuerungstechnisch synchronisierten Aktuatoren in Form von Elektromotoren (nicht dargestellt) in einem Gehäuse 4.1 angeordnet, wobei das Instrument mittels einer Schnittstelle an einen Roboter angekoppelt ist und die Elektromotoren mit Eintriebsgliedern A', minimally invasive body opening (not shown) is introduced. At the opposite end is a drive assembly with two actuators synchronized in terms of control technology in the form of electric motors (not shown) arranged in a housing 4.1, wherein the instrument is coupled by means of an interface to a robot and the electric motors with input members A ',

A" wirkverbunden, beispielsweise direkt verbunden oder über ein Getriebe gekoppelt sind (nicht dargestellt). Die Zugmitteltrume sind durch ein mehrteiliges Vorspannmittel mit Federn V1 ', V2', V1 " bzw. V2"separat vorgespannt. A "operatively connected, for example, directly connected or coupled via a gear (not shown) .The Zugmitteltrume are biased separately by a multi-part biasing means with springs V1 ', V2', V1" and V2 ".

Die Ein- und Abtriebsglieder Α', A", 3' bzw. 3" sind in der Ausführung der Fig. 2 als Treibscheiben ausgebildet, die von den Zugmittelpaaren jeweils teilweise The input and output members Α ', A ", 3' and 3" are formed in the embodiment of Fig. 2 as traction sheaves, which in each case partially from the Zugmittelpaaren

umschlungen werden. Entsprechend sind jeweils das erste Zugmitteltrum und das zweite Zugmitteltrum jedes Zugmittelpaares endeffektorseitig (unten in Fig. 2) und eintriebsseitig (oben in Fig. 2) miteinander verbunden, während das erste be entwined. Accordingly, in each case the first Zugmitteltrum and the second Zugmitteltrum each Zugmittelpaares end effector side (bottom in Fig. 2) and input side (top in Fig. 2) are interconnected, while the first

Zugmitteltrum und das zweite Zugmitteltrum der Ausführung der Fig. 1 separat voneinander an Ein- und Abtriebsglied A, 3 fixiert sind. Die freien Abschnitte zwischen dem Ab- bzw. Auflauf der Zugmittel von der bzw. auf die jeweilige Treibscheibe bilden in der Ausführung der Fig. 2 die Zugmitteltrume. Zugmitteltrum and the second Zugmitteltrum the embodiment of FIG. 1 separately from each other on input and output member A, 3 are fixed. The free sections between the casserole or casserole of the traction means from or to the respective traction sheave form in the embodiment of FIG. 2 Zugmitteltrume.

In der Ausführung der Fig. 2 bilden die Schließrichtungen der Backen 3.1 ', 3.1 " die Hauptarbeitsrichtungen der entsprechenden Zugmittelpaare. Entsprechend sind deren erste Zugmitteltrume 1 ', 1 " zum Aktuieren der Freiheitsgrade der Klemmenbacken 3.1 ', 3.1 " in Hauptarbeitsrichtungen, insbesondere zum Schließen eingerichtet. 2, the closing directions of the jaws 3.1 ', 3.1' 'form the main working directions of the corresponding pair of traction means, corresponding to their first traction means 1', 1 '' for actuating the degrees of freedom of the clamping jaws 3.1 ', 3.1' 'in main working directions, in particular for closing set up.

Bezuqszeichenliste LIST OF REFERENCES

1 ; 1 '; 1 " erstes Zugmitteltrum 1 ; 1 '; 1 "first Zugmitteltrum

2; 2'; 2" zweites Zugmitteltrum 2; 2 '; 2 "second Zugmitteltrum

3; 3'; 3" Abtriebsglied (Endeffektorabtriebsanordnung) 3; 3 '; 3 "output member (end effector output assembly)

3.1 ; 3.1 '; 3 1 " Endeffektor  3.1; 3.1 '; 3 1 "end effector

4.1 Antriebsanordnungsgehäuse  4.1 Drive assembly housing

4.2 Instrumentenschaft  4.2 Instrumentation

A; Α', A" Eintriebsglied (Eintriebsanordnung)  A; Α ', A "input member (input arrangement)

V1 ', V2', V1 ', V2',

V1 ", V2' Vorspannmittel(teil) V1 ", V2 'biasing means (part)

Claims

Patentansprüche  claims

1 . Chirurgisches Instrument mit einem vorgespannten Zugmittelpaar mit einem 1 . Surgical instrument with a pre-tensioned pair of traction means with a

ersten Zugmitteltrum (1 ; 1 ', 1 ") und einem gegenläufigen zweiten Zugmitteltrum (2; 2', 2") zum gegensinnigen Aktuieren eines Freiheitsgrads des Instruments, insbesondere eines Endeffektors (3.1 ; 3. ; 3.1 "), durch eine Eintriebsanordnung (A, Α'; A"), dadurch gekennzeichnet, dass das erste Zugmitteltrum eine größere Zugsteifigkeit (Ci ) aufweist als das zweite Zugmitteltrum.  first Zugmitteltrum (1, 1 ', 1 ") and an opposite second Zugmitteltrum (2, 2', 2") for opposing actuation of a degree of freedom of the instrument, in particular an end effector (3.1, 3.1, 3.1 "), by a drive arrangement ( A, Α '; A "), characterized in that the first Zugmitteltrum a greater tensile stiffness (Ci) than the second Zugmitteltrum.

2. Chirurgisches Instrument nach dem vorhergehenden Anspruch, gekennzeichnet durch wenigstens ein weiteres vorgespanntes Zugmittelpaar mit einem weiteren ersten Zugmitteltrum (1 ") und einem gegenläufigen weiteren zweiten 2. Surgical instrument according to the preceding claim, characterized by at least one further pre-tensioned Zugmittelpaar with another first Zugmitteltrum (1 ") and an opposite further second

Zugmitteltrum (2") zum gegensinnigen Aktuieren eines weiteren Freiheitsgrads des Instruments durch eine weitere Eintriebsanordnung (A"), wobei das weitere erste Zugmitteltrum eine größere Zugsteifigkeit (Ci ) aufweist als das weitere zweite Zugmitteltrum. 3. Chirurgisches Instrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugsteifigkeit des ersten Zugmittetrums wenigstens eines Zugmittelpaares wenigstens 10%, insbesondere wenigstens 25%, vorzugsweise wenigstens 50% größer ist als die Zugsteifigkeit des zweiten Zugmittetrums dieses Zugmittelpaares. 4. Chirurgisches Instrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Material des ersten Zugmitteltrums wenigstens eines Zugmittelpaares eine größere Zugsteifigkeit aufweist als ein Material des zweiten Zugmitteltrums dieses Zugmittelpaares.  Zugmitteltrum (2 ") for opposing actuation of a further degree of freedom of the instrument by a further drive arrangement (A"), wherein the further first Zugmitteltrum a greater tensile stiffness (Ci) than the other second Zugmitteltrum. 3. Surgical instrument according to one of the preceding claims, characterized in that the tensile stiffness of the first Zugmittetrums least one Zugmittelpaares at least 10%, in particular at least 25%, preferably at least 50% greater than the tensile stiffness of the second Zugmittetrums this Zugmittelpaares. 4. Surgical instrument according to one of the preceding claims, characterized in that a material of the first Zugmitteltrums at least one Zugmittelpaares has a greater tensile stiffness than a material of the second Zugmitteltrums this Zugmittelpaares.

Chirurgisches Instrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Zugmitteltrum wenigstens eines Zugmittelpaares geometrie-, insbesondere querschnittsbedingt, eine größere Zugsteifigkeit aufweist als das zweite Zugmitteltrum dieses Zugmittelpaares. Surgical instrument according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the first Zugmitteltrum at least one Zugmittelpaares geometry, in particular by cross-section, a greater tensile stiffness than the second Zugmitteltrum this Zugmittelpaares.

6. Chirurgisches Instrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und/oder zweite Zugmitteltrum wenigstens eines Zugmittelpaares einen Abschnitt mit einer Zugsteifigkeit und einen weiteren Abschnitt mit einer anderen Zugsteifigkeit aufweist. 6. Surgical instrument according to one of the preceding claims, characterized in that the first and / or second Zugmitteltrum at least one Zugmittelpaares having a portion with a tensile stiffness and another portion with a different tensile stiffness.

7. Chirurgisches Instrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Zugmitteltrum wenigstens eines Zugmittelpaares zum Aktuieren des Freiheitsgrads in einer Hauptarbeitsrichtung, insbesondere zum Schließen oder Schneiden, eingerichtet ist. 7. Surgical instrument according to one of the preceding claims, characterized in that the first Zugmitteltrum at least one Zugmittelpaares for actuating the degree of freedom in a main working direction, in particular for closing or cutting, is set up.

8. Chirurgisches Instrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Zugmitteltrum und das zweite Zugmitteltrum wenigstens eines Zugmittelpaares abtriebs-, insbesondere endeffektorseitig miteinander verbunden (1 ', 2'; 1 ", 2") oder separat voneinander an einer 8. Surgical instrument according to one of the preceding claims, characterized in that the first Zugmitteltrum and the second Zugmitteltrum at least one Zugmittelpaares output, in particular Endeffektorseitig interconnected (1 ', 2', 1 ", 2") or separately from one another

Abtriebsanordnung, insbesondere einer Endeffektorabtriebsanordnung, befestigt (1 , 2) sind und/oder dass das erste Zugmitteltrum und das zweite Zugmitteltrum wenigstens eines Zugmittelpaares eintriebsseitig (1 ', 2'; 1 ", 2") miteinander verbunden oder separat voneinander an der Eintriebsanordnung befestigt (1 , 2) sind.  Output arrangement, in particular a Endeffektorabtriebsanordnung, attached (1, 2) and / or that the first Zugmitteltrum and the second Zugmitteltrum at least one Zugmittelpaares input side (1 ', 2', 1 ", 2") connected to each other or separately attached to the Eintriebsanordnung (1, 2).

9. Chirurgisches Instrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 9. Surgical instrument according to one of the preceding claims,

kennzeichnet durch ein, insbesondere einstellbares, Vorspannmittel (V1 ', V2'; V1 ", V2") zum gemeinsamen oder separaten Vorspannen des ersten Zugmitteltrums und des zweiten Zugmitteltrums wenigstens eines Zugmittelpaares. 10. Chirurgisches Instrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche,  characterized by a, in particular adjustable, biasing means (V1 ', V2', V1 ", V2") for the common or separate biasing of the first Zugmitteltrums and the second Zugmitteltrums at least one Zugmittelpaares. 10. Surgical instrument according to one of the preceding claims,

kennzeichnet durch eine Aktuatoranordnung mit wenigstens einem Aktuator, der mit einer Eintriebsanordnung eines Zugmittelpaares wirkverbindbar, insbesondere wirkverbunden ist.  characterized by an actuator assembly having at least one actuator operatively connected to a Eintriebsanordnung a Zugmittelpaares, in particular operatively connected.

1 1. Chirurgisches Instrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 1 1. A surgical instrument according to any one of the preceding claims,

gekennzeichnet durch einen Instrumentenschaft (4.2), in dem wenigstens ein characterized by an instrument shaft (4.2) in which at least one

Zugmittelpaar angeordnet ist, und der zum Einführen durch eine natürliche oder minimalinvasive Körperöffnung eingerichtet ist. Zugmittelpaar is arranged, and which is adapted for insertion through a natural or minimally invasive body opening.

12. Chirurgisches Instrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 12. Surgical instrument according to one of the preceding claims,

kennzeichnet durch eine Schnittstelle zur Anbindung an einen Roboter. characterized by an interface for connection to a robot.

13. Chirurgie-Roboter mit einem chirurgischen Instrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche. 13. Surgery robot with a surgical instrument according to one of the preceding claims.

14. Verfahren zum Auslegen eines chirurgischen Instruments nach einem der 14. A method for designing a surgical instrument according to one of

vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zugsteifigkeit des ersten Zugmitteltrums wenigstens eines vorgespannten Zugmittelpaares größer ausgelegt wird als eine Zugsteifigkeit des zweiten Zugmitteltrums dieses Zugmittelpaares.  preceding claims, characterized in that a tensile stiffness of the first Zugmitteltrums least one biased Zugmittelpaares is designed to be greater than a tensile stiffness of the second Zugmitteltrums this Zugmittelpaares.

15. Verfahren zum körperfernen Aktuieren eines chirurgischen Instruments nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zugspannungszunahme in dem ersten Zugmitteltrum wenigstens eines vorgespannten Zugmittelpaares infolge einer Aktuierung der Eintriebsanordnung dieses Zugmittelpaares größer ist als eine gegensinnige Zugspannungsabnahme in dem zweiten Zugmitteltrum dieses Zugmittelpaares. 15. A method for remote actuation of a surgical instrument according to one of the preceding claims, characterized in that a tensile increase in the first Zugmitteltrum at least one pre-tensioned Zugmittelpaares due to an actuation of Eintriebsanordnung this Zugmittelpaares is greater than an opposite Zugspannungsabnahme in the second Zugmitteltrum this Zugmittelpaares.