WO2008128524A2

WO2008128524A2 - Operations-assistenz-system

Info

Publication number: WO2008128524A2
Application number: PCT/DE2008/000676
Authority: WO
Inventors: Jürgen Michael KNAPP; Robert Geiger; Peter Kraus
Original assignee: Knapp Juergen Michael; Robert Geiger
Priority date: 2007-04-23
Filing date: 2008-04-22
Publication date: 2008-10-30
Also published as: DE102007019363B4; WO2008128524A3; DE102007019363A1

Abstract

Operations-Assistenz-System zur Führung von chirurgischen bzw. medizinischen Werkzeugen oder Instrumenten, beispielsweise zur Führung einer Kamera, mit einer eine Instrumentenhalterung aufweisenden Kinematik, mit der die Instrumentenhalterung und das dort befestigte chirurgische oder medizinische Werkzeug oder Instrument in mehreren Achsen motorisch und gesteuert bewegbar ist, wobei die Kinematik wenigstens eine Tragsäule, die um wenigstens eine Achse gesteuert an einer Basis des Systems vorgesehen ist, sowie wenigstens zwei Arme aufweist, von denen ein äußerer Arm an einem Ende die Instrumentenhalterung trägt und mit seinem anderen Ende über wenigstens einen weiteren, die Kinematik bildenden Arm für eine gesteuerte Bewegung um wenigstens zwei Achsen mit der Tragsäule verbunden ist.

Description

Operations-Assistenz-System

Die Erfindung bezieht sich auf ein Operations-Assistenz-System gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1, 2, 3, 4 oder 5.

Systeme dieser Art sind bekannt (DE 103 52 197) und werden beispielsweise bei minimal invasiven Eingriffen oder Operationen zur Führung von Hilfsinstrumenten, wie z.B. Kameras usw. verwendet.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Operations-Assistenz-System insbesondere auch für minimalinvasive Interventionen oder Operationen aufzuzeigen, welches sich durch eine besonders stabile Ausgestaltung bei geringer Masse sowie durch eine hohe Funktionstüchtigkeit auszeichnet. Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein System entsprechend den Patentansprüchen 1 , 2, 3, 4 oder 5 ausgebildet.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind sämtliche Arme des Systems bzw. der Kinematik dieses System jeweils als Hohlkörper ausgebildet. Zumindest der äußere Arm besteht dabei aus einem Werkstoff, der eine hohe Stabilität und Belastbarkeit gewährleistet, zur Erzielung einer möglichst geringen Masse ein möglichst geringes spezifisches Gewicht besitzt sowie zugleich auch für bildgebende oder bilderzeugende Medien, beispielsweise für Röntgenstrahlen, Magnetfelder oder elektromagnetische Wellen ein neutraler Werkstoff ist. Als Werkstoff für die als Hohlkörper ausgebildeten Arme wird vorzugsweise ein faserverstärkter, beispielsweise kohlefaserverstärkter Kunststoff verwendet.

In Weiterbildung der Erfindung ist beispielsweise vorgesehen, dass zur Steuerung der Bewegung der Kinematik dienende Antriebs- und oder Steuermittel ausschließlich in der Tragsäule sowie in dem wenigstens einen weiteren Arm vorgesehen sind, der wenigstens eine äußere Arm hingegen von

Antriebs- und/oder Steuermitteln freigehalten ist, und/oder dass zumindest der wenigstens eine äußere Arm als Hohlkörper aus einem Material hoher Festigkeit und geringer Masse ausgebildet ist, und/oder dass der wenigstens eine äußere Arm und der wenigstens eine weitere Arm als

Hohlkörper aus einem Material hoher Festigkeit und geringer Masse ausgebildet sind, und/oder dass sämtliche Arme als Hohlkörper aus einem Material hoher Festigkeit und geringer Masse ausgebildet sind, und/oder dass das Material hoher Festigkeit und geringer Masse ein faserverstärkter Kunststoff, beispielsweise ein glasfaser- und/oder kohlefaserverstärkter Kunststoff ist, und/oder dass die Tragsäule um eine Achse, vorzugsweise um eine Tragsäulenachse gesteuert dreh- bzw. schwenkbar durch einen Stellantrieb an einer Basis vorgesehen ist, und/oder dass der Stellantrieb einen Motor, beispielsweise Elektromotor, und ein Getriebe aufweist, welches die Drehbewegung des Motors mit einer Untersetzung im

Bereich 1 :1000 - 1 :2000 auf die Tragsäule oder eine Welle der Tragsäule überträgt, und/oder dass das Getriebe zugleich Teil eines Lagers für eine die Tragsäule oder einer die Tragsäule tragenden Welle ist, und/oder dass der Stellantrieb wenigstens einen Sensor zur Erzeugung eines von der Stellung des Antriebs und/oder der Tragsäule abhängigen Sensorsignals aufweist, und/oder

34.doc dass eine die Dreh- oder Schwenkachse der Tragsäule definierende und in der

Tragsäule und/oder in der Basis drehbar gelagerte Hohlwelle vorgesehen ist, durch die Leitungen der Antriebs- oder Steuerelemente hindurchgeführt sind, und/oder dass wenigstens eine Klemmvorrichtung an der Basis für eine lösbare Befestigung des Systems an einem Operationstisch oder an einer Schiene des Operationstisches vorgesehen ist, und/oder dass die Klemmvorrichtung zangen- oder klemmbackenartig mit einem an einem Lagerstück der Klemmvorrichtung gebildeten festen Spannarm und mit einem relativ zu diesem schwenkbaren Spannarm ausgebildet ist, und das Spannmittel für ein

Betätigen des beweglichen Spannarmes vorgesehen sind, und/oder dass der feste bzw. nicht bewegliche Spannarm für ein Einhängen der Basis am Operationstisch bzw. an der Schiene des Operationstisches ausgebildet ist, und/oder dass die Spannmittel für die Klemmvorrichtung manuelle oder motorische

Spannmittel, beispielsweise wenigstens einen Arbeitszylinder aufweisende motorische Spannmittel sind, und/oder dass ein den äußeren Arm mit einem weiteren Arm verbindendes Gelenk für eine lösbare Befestigung des äußeren Armes ausgebildet ist, und/oder dass der äußere Arm bezogen auf die Achse des Gelenks und in dieser Achse versetzt wahlweise auf der einen Seite oder auf der anderen Seite des anschließenden weiteren Armes befestigbar ist, und/oder dass das Gelenk wenigstens eine Gelenkwelle aufweist, die beidendig aus dem anschließenden Arm herausgeführt ist, und dass der wenigstens eine äußere Arm

34.doc wahlweise an dem einen oder anderen herausgeführten Ende der Gelenkwelle befestigbar ist, und/oder dass das Gelenk zwischen den Enden die Gelenkwelle einen Exzenter oder kurbelartigen oder kurbelwellenartigen Abschnitt aufweist, an welchem ein

Stellglied, beispielsweise der den, das Stellglied bildende Hydraulik-Zylinder angreift, und/oder dass der die Tragsäule anschließende weitere Arm mit seiner Längsachse in einer gemeinsamen Ebene mit der Dreh- oder Schwenkachse der Tragsäule angeordnet ist, und/oder dass ein fest am freien Ende des äußeren Armes vorgesehener oder fixierbarer Registriertaster zur Einstellung der Ausgangsposition der Kinematik vorgesehen ist, und/oder dass die Antriebselemente zum Schwenken des äußeren Armes relativ zur Tragsäule jeweils von wenigstens einem Hydraulik-Zylinder mit Kolbenstange gebildet sind, dass der jeweilige Hydraulik-Zylinder Teil eines pumpengesteuerten Hydraulik- Antriebes mit einer von einem Elektromotor reversierend antreibbaren Hydraulik- Pumpe mit zwei Anschlüssen ist, dass die Anschlüsse der Pumpe über ein Steuerventile aufweisendes hydraulisches Netzwerk mit einem ein hydraulisches Fluid aufnehmenden Tank sowie mit zwei Zylinderkammern eines doppelt wirkenden Hydraulik-Zylinders derart verbunden sind, dass bei einem Antrieb der Hydraulik-Pumpe in einer Richtung ein Bewegen der Kolbenstange in der einen Richtung und bei einem Antrieb der Hydraulik-

Pumpe in der anderen Richtung ein Bewegen der Kolbenstange in der anderen Richtung erfolgen, dass hierfür die beiden Anschlüsse der Hydraulik-Pumpe über jeweils ein als Rückschlagventil wirkendes Ventil des hydraulischen Netzwerkes mit dem Tank und über ein weiteres Rückschlagventil des hydraulischen Netzwerkes mit jeweils

34.doc einer Zylinder-Kammer des Hydraulik-Zylinders verbunden sind, und dass jede Zylinder-Kammer weiterhin mit dem Tank über ein steuerbares

Entlastungsventil des hydraulischen Netzwerkes in Verbindung steht, welches durch den Druck in der jeweils anderen Zylinder-Kammer geöffnet wird, und/oder dass die Entlastungs-Ventile endsperrbare Rückschlagventile sind, und/oder dass wenigstens ein Drucksensor vorgesehen ist, der ein dem Druck in wenigstens einer Zylinder-Kammer entsprechendes Sensorsignal liefert, und/oder dass der Hydraulik-Pumpe antreibende Elektromotor pulsierend, beispielsweise mit einer Pulsweitenmodulation angesteuert wird, und/oder dass die Hydraulik-Pumpe, der diese Pumpe antreibende Elektromotor sowie das Hydraulik-Netzwerk in der Basis des Systems oder in einem diese Basis bildenden

Gehäuse untergebracht sind, und dass in der Tragsäule oder in dem wenigstens einen weiteren Arm lediglich der wenigstens eine Hydraulik-Zylinder gegebenenfalls mit einem Sensor untergebracht ist, wobei die vorgenannten Merkmale jeweils einzeln oder in beliebiger Kombination verwendet sein können.

Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den Figuren. Dabei sind alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination grundsätzlich Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung. Auch wird der Inhalt der Ansprüche zu einem Bestandteil der Beschreibung gemacht. Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:

a24Q34.doc Fig. 1 in perspektivischer Darstellung eine Vorrichtung gemäß der Erfindung; Fig. 2 in perspektivischer Darstellung einen inneren sowie äußeren Arm der

Vorrichtung der Figur 1, und zwar jeweils teilweise geöffnet; Fig. 3 in Teildarstellung eine Tragsäule sowie den inneren Arm im Bereich eines Gelenks zwischen dem inneren Arm und der Trägsäule;

Fig. 4 in vereinfachter Darstellung die Lagerung und den Antrieb der Tragsäule für die

Schwenkbewegung um eine vertikale Achse (Hochachse); Fig. 5 in Detaildarstellung eine Klemmvorrichtung zur Fixierung der Vorrichtung der

Figur 1 an einer Werkzeugschiene eines OP-Tisches; Fig. 6 in vereinfachter Darstellung einen als Klipp ausgebildeter Werkzeughalter; Fig. 7 in einem vereinfachten Funktions- oder Blockdiagramm einen hydraulischen

Schwenkantrieb zur Verwendung bei der Vorrichtung der Figur 1; Fig. 8 in einer perspektivischen Teildarstellung den inneren Arm der Vorrichtung gemäß Figur 1, zusammen mit zwei beidseitig von dem inneren Arm vorgesehenen und an diesem lösbar befestigten äußeren Armen;

Fig. 9 in vergrößerter Teildarstellung das mit den beiden äußeren Armen verbundene

Ende des inneren Armes, teilweise geschnitten; Fig. 10 in sehr vereinfachter Darstellung und im Teilschnitt die Gelenkwelle oder - achse und einen Verbindungszapfen der lösbaren Verbindung zwischen dem inneren Arm und einem der äußeren Arme.

Die in den Figuren allgemein mit 1 bezeichnete Vorrichtung dient als Operations- Assistenz- oder Roboter-System bei medizinischen Interventionen bzw. Operationen zur Führung von Geräten oder Endeffektoren, beispielsweise zum Führen eines mit einer Kamera 2 versehenen Endoskops 3, welches über eine kleinformatige

Operationsöffnung (Trokar) in einen Operationsraum innerhalb eines Patienten körpers eingeführt ist.

Die Vorrichtung 1 besteht im Wesentlichen aus einer Basis oder einem Gehäuse A₁ in welchem die wesentlichen Funktions- und Steuerelemente der Vorrichtung 1

a24034.doc untergebracht sind und welches seitlich an einem Operationstisch 5 bzw. an einer dortigen Werkzeugschiene 5.1 befestigbar ist, und zwar bei der darstellten Ausführungsform über zwei manuell betätigbare Klemmeinrichtungen 6, die an einer gemeinsamen Seite des Gehäuses 4 gegeneinander versetzt vorgesehen sind.

Wie insbesondere die Figur 5 deutlich zeigt, besteht jede Klemmeinrichtung 6 bei der dargestellten Ausführungsform u.a. aus einem Hand- oder Schwenkhebel 7, der mit einem Ende an einem Bolzen 8 befestigt ist, welcher um seine parallel zur Längserstreckung der Werkzeugschiene 5.1 verlaufende Achse in einem Lagerstück 9 der Klemmeinrichtung 6 schwenkbar gelagert und an dem weiterhin ein Exzenter 10 vorgesehen ist. Letzterer wirkt über einen Abschnitt 11.1 aus Kunststoff auf einen Spannarm 11 ein, der an einem Ende im Lagerstück 9 um eine Achse parallel zur Achse des Bolzens 8 schwenkbar gelagert ist (Lagerbolzen 12). Am anderen Ende ist der Spannarm 1 1 greiferartig mit einer Abwinklung 1 1.2 versehen ist. Oberhalb des Spannarmes 1 1 bildet das Lagerstück 9 eine nach unten hin offene hackenartige Aufnahme 9.1, mit der das Gehäuse 4 und damit die Vorrichtung 1 insgesamt von oben her auf die im Querschnitt rechteckförmige Werkzeugschiene 5.1 aufgesetzt werden kann, sodass die Vorrichtung 1 bereits bei noch nicht gespannten Klemmeinrichtungen 6 am OP-Tisch 5 hängend gehalten ist. Durch Spannen der jeweiligen Klemmvorrichtung 6 bzw. des Spannarmes 11 mit dem mit dem Hebel 7 betätigten Exzenter 10 erfolgt das Festklemmen der Vorrichtung 1 an der Werkzeugschiene 5.

Über die Oberseite des Gehäuses 4 steht eine Säule 13 der Vorrichtung 1 bzw. der Kinematik dieser Vorrichtung vor. Diese Säule 13 ist durch einen im Gehäuse 4 untergebrachten elektromotorischen Antrieb 14 um eine vertikale Achse VA (Hochachse) gesteuert dreh- bzw. schwenkbar. Der Antrieb 14 besteht im Wesentlichen aus einem Elektromotor 15, der über ein Getriebe 16 mit sehr hoher Untersetzung, d.h. mit einer Untersetzung beispielsweise in der Größenordnung von 1 :1600 eine Hohlwelle 17 antreibt, so dass 1600 Umdrehungen der Motorwelle eine

a24034.doc volle Umdrehung der Hohlwelle 17 bewirken. Die beidendig offen Hohlwelle 17 trägt an ihrem oberen, Ende ein Lagerstück 18 trägt, welches die Basis der Säule 13 bildet. Das Getriebe 16 dient bei der dargestellten Ausführungsform zugleich als Lager für die die Hohlwelle 17 bzw. für die Säule 13 am Gehäuse 4.

Im Bereich des oberen Endes der Tragsäule 13 ist an dieser über ein Gelenk 19 das eine bzw. untere Ende eines inneren Armes 20 angelenkt. Das im Wesentlichen aus einem Gelenkbolzen 19.1 und zugehörigen Lagern bestehende Gelenk 19 ist dabei so ausgebildet, dass der Arm 20 mit seinem unteren Ende in das obere, offene Ende der Säule 13 hineinreicht, und dort von der Säule 13 gabelartig umschlossen ist. Der als Hohlkörper aus einem leichten, aber stabilen Werkstoff, z.B. aus faserverstärktem Kunststoff, beispielsweise aus glasfaserverstärktem oder kohlefaserverstärktem Kunststoff hergestellte Arm 20 ist in Armlängsrichtung gekrümmt ausgebildet, und zwar an der Armoberseite 20.1 konvex und an der Armunterseite 20.2 konkav.

An dem der Tragsäule 13 entfernt liegenden Ende des Armes 20 ist an diesem über ein Gelenk 21 der äußere Arm 22 angelenkt. Das Gelenk 21 besteht im Wesentlichen aus Lagerelementen und einer Gelenkwelle 21.1 , die beidendig aus dem Arm 20 herausgeführt ist. Mit einem aus dem Arm 20 herausgebührten Ende der Gelenkwelle 21.1 ist das eine Ende des Armes 22 in geeigneter Weise über ein nachstehend noch näher beschriebenes Verbindungssystem drehfest bzw. antriebsmäßig, aber abnehmbar oder lösbar verbunden. Der ebenfalls als Hohlkörper aus einem leichten, aber stabilen Werkstoff, z.B. aus faserverstärktem Kunststoff, beispielsweise aus glasfaserverstärktem oder kohlefaserverstärktem Kunststoff ausgebildete Arm 22 ist in Armlängsrichtung gekrümmt, und zwar an der Armoberseite 22.1 konkav und an der Armunterseite 22.2 konvex. Durch die beschriebene Ausbildung des Gelenks 21 ist es möglich, anstelle des Armes 22, der bei der Darstellung der Figur 1 an dem vorderen, aus dem Arm 20 herausgeführten Ende der Gelenkwelle 21.1 gehalten ist, einen entsprechenden Arm zu verwenden, der im Wesentlichen die selbe Form wie der Arm 22 aufweist, sich jedoch von dem Arm 22 dadurch unterscheidet, dass er bei der

a24034.doc Darstellung der Figur 1 an dem über die Rückseite des Armes 20 vorstehenden Ende der Gelenkwelle 21.1 befestigbar ist.

An dem dem Arm 20 entfernt liegenden Ende des Armes 22 ist mittels eines Gelenks 23 der kürzere Schenkel 24.1 eines L-förmigen Werkzeugträgers 24 frei drehbar gelagert, und zwar um eine Achse parallel zur Längserstreckung des längeren Schenkels 24.1 dieses Werkzeugträgers 24. An dem dem Schenkel 24.1 entfernt liegenden Ende ist am Werkzeugträger 24 ein als Klipp ausgebildeter Werkzeughalter 25 vorgesehen, an welchem das Endoskop 3 durch Verrasten lösbar befestigt ist und der seinerseits mittels eines Gelenks 26 um eine Achse senkrecht zur Achse des Gelenks 23 dreh- und schwenkbar ist.

Bei der dargestellten Ausführungsform sind die Schwenkachsen der Gelenke 19, 21 und 23 parallel oder im Wesentlichen parallel zueinander orientierte horizontale oder im Wesentlichen horizontale Achsen. Die Gelenke 23 und 26 sind freie Gelenke, d.h. diese Gelenke ermöglichen ein freies Schwenken des Werkzeugträgers 24 relativ zum Arm 22 bzw. des Halters 25 relativ zum Werkzeugträger 24.

Die Gelenke 19 und 21 bilden hingegen jeweils gesteuerte Achsen für eine gesteuerte hydraulisch betätigte Schwenkbewegung, und zwar unter Verwendung jeweils eines hydraulischen Antriebs in Form eines doppelt wirkenden Hydraulikzylinders 27 und unter Verwendung eines Weg- oder Hubsensors 28, mit dem die Hubstellung des Hydraulikzylinders 27 bzw. dessen Kolbenstange 27.1 erfasst wird und der ein entsprechendes Steuersignal an eine u.a. auch sämtliche Antriebe der Vorrichtung 1 steuernd und im Gehäuse 4 untergebrachte Steuereinrichtung 29 liefert.

Für die vom Gelenk 19 gebildete gesteuerte Achse (Schwenkachse) wirkt der Hydraulikzylinder 27 zwischen der Säule 13 bzw. dem Lagerelement 18 und einem gegenüber dem Gelenkbolzen 19.1 radial versetzten Lagerpunkt 30, der innerhalb des Armes 20 im Bereich des unteren Endes dieses Armes vorgesehen ist.

a24Q34.doc Für die von dem Gelenk 21 gebildete gesteuerte Achse (Schwenkachse) ist der zugehörige Hydraulikzylinder 27 im Inneren des Armes 20 aufgenommen und wirkt zwischen einem Lagerpunkt 31 im Inneren des Armes 20 und einem gegenüber der Achse des Gelenks 21 radial versetzten kurbeiartigen Abschnitt 22.2 der Gelenkwelle 21.1.

Die Hydraulikzylinder 27 sind jeweils Bestandteil eines Hydraulik-Antriebs 32, der in der Figur 7 im Detail dargestellt ist, wobei für jede von dem Gelenk 19 bzw. 21 gebildete Achse ein eigenständiger Hydraulik-Antrieb 32 vorgesehen ist. Zentraler

Bestandteil des Hydraulikantriebs 32 ist eine von einem Elektromotor 33 angetriebene Pumpe 33, die für eine reversierende Arbeitsweise ausgebildet ist. Die beiden Anschlüsse der Pumpe 24 sind jeweils über ein als Rückschlagventil ausgeführtes Saugventil 35 bzw. 36 mit einer an einen Tank 37 für ein hydraulisches Fluid, beispielsweise für Hydrauliköl führende Saugleitung 38 und 39 verbunden, und zwar derart, dass die Saugventile 35 bzw. 36 für einen Fluidstrom aus dem Tank 37 öffnen, für einen Fluidstrom in entgegen gesetzter Richtung aber sperren.

Die beiden Anschlüsse der Pumpe 34 sind weiterhin über ein Rückschlagventil 40 bzw. 41 mit jeweils einer Zylinderkammer 42 bzw. 43 des Hydraulikzylinders 27 verbunden. Die Rückschlagventile 40 und 41 sind dabei so ausgebildet, dass sie für einen Fluidstrom von der Pumpe 34 an die betreffende Zylinderkammer 42 bzw. 43 öffnen, für einen Fluidstrom in umgekehrter Richtung aber sperren.

Jede Zylinderkammer 42 und 43 ist über ein eigenständiges durch Beaufschlagung mit Druck entsperrbares Ventil 44 bzw. 45 an eine in den Tank 37 führende Leitung 46 bzw. 47 angeschlossen. Diese entsperrbaren Ventile 44 und 45, die bei der dargestellten Ausführungsform entsperrbare Rückschlagventile sind, sind so ausgeführt, dass bei einem Hydraulikdruck in der Zylinderkammer 42 das der Zylinderkammer 43 zugeordnete Ventil 45 bzw. umgekehrt bei einem Hydraulikdruck

a24Q34.doc in der Zylinderkammer 43 das der Zylinderkammer 42 zugeordnete Ventil 44 öffnet. Parallel zu den Ventilen 44 und 45 und den zugehörigen Leitungen 46 und 47 ist jeweils eine an den Tank 37 führende Leitung 48 mit einem Überdruckventil 49 vorgesehen. Zur Messung und Überwachung des Druckes in den Zylinderkammern 42 und 43 sind weiterhin zwei Drucksensoren 50 und 51 vorgesehen, die jeweils ein vom Druck abhängiges Messsignal an die Steuereinrichtung 29 liefern.

Zum Bewegen der Kolbenstange des Hydraulikzylinders 27 in der einen bzw. anderen Richtung werden der Motor 33 und damit die Pumpe 34 in der einen oder anderen Drehrichtung angetrieben. Soll zur entsprechenden Steuerung der Schwenkbewegung des Armes 20 um die Achse des Gelenks 19 bzw. des Armes 22 um die Achse des Gelenks 21 die Kolbenstange des zugehörigen Hydraulikzylinders 27 ausgefahren werden, so wird über den Motor 33 die Pumpe 34 so angetrieben, dass z.B. über das Saugventil 36 Hydraulikfluid aus dem Tank angesaugt und über das sich öffnende Rückschlagventil 44 in die Zylinderkammer 42 gefördert wird. Über das geöffnete

Ventil 25 kann dabei das in der Zylinderkammer 43 befindliche Hydraulikfluid an den Tank 37 zurückfließen. Für eine Bewegung der Kolbenstange 27.1 in umgekehrter Richtung wird die Pumpe 34 über den Elektromotor 33 so angetrieben, dass sie über das Saugventil 35 Hydraulikfluid aus dem Tank 37 ansaugt und über das sich öffnende Rückschlagventil 41 in die Zylinderkammer 43 fördert. Über das geöffnete Ventil 44 kann das aus der Zylinderkammer 42 verdrängte Fluid an den Tank 37 zurückfließen.

Durch entsprechende Ansteuerung des Motors 33 können Geschwindigkeit und/oder Größe der Schwenkbewegungen um die Gelenke 19 und 21 sehr exakt gesteuert werden, und zwar beispielsweise durch eine Pulsweitenmodulation des den Motor 33 ansteuernden Gleichstroms. Durch die Pulsweitenmodulation wird auch eine von der Stellgeschwindigkeit zumindest weitestgehend unabhängige Stellkraft erreicht.

Die von den Drucksensoren 50 und 51 gelieferten Messsignale dienen u.a. beispielsweise u.a. auch zur Fehlererkennung. Da der Arm 22 als Hohlkörper

a24034.doc ausgebildet ist und keine Antriebselemente enthält, also eine äußerst geringe Masse aufweist, ist möglich, die von den Sensoren 50 und 51 gelieferten Messsignale des Hydraulikantriebs 32 des Gelenks 21 für eine Messung und/oder Überwachung derjenigen Kräfte zu nutzen, die auf das Endoskop 3 und damit auf den Patienten einwirken, beispielsweise für Überwachungszwecke bzw. zur Vermeidung von den Patienten gefährdenden Situationen.

Durch die Verwendung von endsperrbaren Rückschlagventilen 44 und 45 ist ein schnelles und verzögerungsfreies Ansprechen dieser den Rückfluss des Fluids in den Tank 37 ermöglichenden Ventile gewährleistet, sodass insbesondere auch stoßartige Bewegungen der Kolbenstange 27 vermieden sind.

Ebenso wie die von den Hydraulikzylindern 27 gebildeten Antriebe 32 weist auch der die Drehbewegung der Säule 13 um die vertikale Achse VA steuernde Antrieb 14 wenigstens einen mit der Steuereinrichtung 29 zusammenwirkenden Sensor auf, der ein der jeweiligen Drehstellung entsprechendes Signal liefert. Dieser Sensor ist z.B. von einem Winkelgeber an dem Elektromotor 15 gebildet, der beispielsweise jeweils nach einem vorgegebenem Winkelbereich der Drehbewegung des Elektromotors 15 einen elektrischen Impuls liefert, sodass auch in Folge der hohen Untersetzung des Getriebes 16 eine extrem genaue Steuerung der Dreh- oder Schwenkbewegung der Säule 13 um die Achse VA möglich ist. Zusätzlich zu einem derartigen, am Elektromotor 15 vorgesehenen Sensor kann auch ein die aktuelle Dreh- oder Schwenkstellung der Säule 13 erfassender Sensor verwendet sein.

Sämtliche Hydraulik-Leitungen sowie elektrische Messleitungen der Hydraulikantriebe 32 für die von den Gelenken 19 und 21 gebildeten gesteuerten Achsen sind durch die Hohlwelle 17 hindurchgeführt, sodass beim Drehen bzw. Schwenken der Säule 13 um die Achse VA lediglich begrenzte Verwindungen dieser Leitungen und Schläuche auftreten, jedoch keine Längenverschiebungen in den Schläuchen oder Leitungen.

a24Q34.doc Eine Besonderheit des hydraulischen Antriebes 32 besteht auch darin, dass bis auf den Hydraulik-Zylinder 27 sämtliche Elemente dieses Antriebs einschließlich der Pumpe 34, des Elektromotors 33, der verschiedenen Rückschlag- und Steuerventile sowie der Sensoren 50 und 51 im Gehäuse 4 untergebracht sind und lediglich zwei Leitungen 52 und 53 von dem Gehäuse 4 durch die Hohlwelle 17 an den jeweiligen Hydraulik- Zylinder 27 führen.

Zur Kalibrierung und/oder zur Einstellung der Null- oder Ausgangsposition des Systems insbesondere auch des Steuersystems 29 im Bezug auf den Patienten bzw. auf die Operationsöffnung, durch die das Endoskop 3 in den Operationsbereich eingeführt werden soll, ist am freien Ende des Armes 22 ein stabförmiger Registriertaster 54 vorgesehen, der an seinem vom Arm 22 wegstehenden Ende als Kugelkopf ausgebildet ist. Dieses Ende des starr am Arm 22 vorgesehenen Registriertasters 54 weist eine definierte Lage zu Bezugs- oder Ausgangsstellungen der gesteuerten Achsen der Vorrichtung 1 auf und wird vor der Operation an denjenigen Bereich des auf dem OP- Tisch bereits platzierten Patienten herangeführt, an dem (Bereich) dann die Operationsöffnung bzw. der Trokar zum Einführen des Endoskops 3 vorgesehen werden sollen. Über die den verschiedenen Achsen zugeordneten Sensoren wird der so Registriertasters 54 eingestellte Zustand der Vorrichtung 1 bzw. deren Kinematik als Ausgangsposition für die weitere Ansteuerung in der Steuereinrichtung 29 registriert.

Die Figur 8 zeigt nochmals das der Säule 13 entfernt liegende Ende des inneren Armes 20 im Bereich des Gelenks 21, und zwar zusammen mit zwei an diesem Gelenk lösbar befestigten äußeren Armen 22 und 22a.

Beide Arme 22 und 22a sind wiederum gekrümmt ausgebildet, dass die Arme 22 und 22a an einer Längsseite 22.1 und 22a.1, die bei angehobenen Armen 22 und 22a der Säule 13 abgewandt ist und die obere Längsseite bildet, um Achsen parallel zu der Achse des Gelenks 21 konkav gekrümmt sind sowie auch Innenseiten 22.3 bzw. 22a.3, die einer die Achse VA einschließenden Mittelebene des Armes 20 zugewandt

a24034.doc sind, um Achsen konvex gekrümmt sind, die senkrecht zur Achse des Gelenks 21 orientiert sind. Die Arme 22 und 22a sind passive Arme, d.h. in diesen Armen sind keine Funktionselemente enthalten, insbesondere auch keine Antriebselemente. Beide Arme 22 und 22a sind als Hohlkörper aus leichtem, aber stabilem Werkstoff (z.B. faserverstärktem Kunststoff) hergestellt und in der nachstehend noch näher beschriebenen Weise unter Verwendung jeweils einer Bajonettverriegelung mit der von dem Hydraulikzylinder 27 gesteuert schwenkbaren Gelenkwelle 21.1 bzw. mit dem dortigen diese Gelenkwelle 21.1 bildenden oder aufweisenden und mit der Kolbenstange 27.1 zusammenwirkenden Exzenter 21.2 lösbar verbunden.

Die Figur 9 und 10 zeigen nochmals mehr im Detail die Ausbildung des Gelenks 21 und insbesondere auch die lösbare Verbindung der Arme 22 und 22a mit diesem Gelenk. Wie dargestellt, besteht das spiegelbildlich zu der senkrecht zur Achse des Gelenks 21 orientierten Mittelebene des Armes 20 ausgebildete Gelenk 21 aus den beiden Exzenterelementen 55 und 56, die spiegelbildlich zu der Mittelebene des Gelenks 21 ausgebildet und angeordnet sind. Über eine radial gegenüber der Achse des Gelenks 21 versetzte und parallel zu dieser Achse angeordnete Welle 57 sowie auch über eine achsgleich mit der Achse des Gelenks 21 angeordnete Hohlwelle 58 sind die Exzenterelementen 55 und 56 mit einander verbunden und bilden an ihren einander abgewandten Seiten jeweils eine Gelenkwelle 21.1 zur antriebsmäßigen, aber lösbaren Befestigung eines Armes 22 bzw. 22a.

An der Welle 57 greift über ein geeignetes Gelenk die Kolbenstange 27.1 des Hydraulikzylinders 27 an, so dass der Hydraulikzylinder 27 bzw. dessen Kolbenstange 27.1 im Zusammenwirken mit der exzentrisch zur Achse des Gelenks 21 angeordneten Welle 57 einen Kurbelantrieb bilden und beim Betätigen des Hydraulikzylinders 27 der Exzenter 21.2 und die Gelenkwellen 21.1 um die Achse des Gelenks 21 geschwenkt werden. An den Gelenkwellen 21.1 ist der Exzenter 21.2 über Lager 59 am Arm 20 schwenkbar gelagert.

a24034.doc Die beiden Gelenkwellen 21.1 sind jeweils als Hohlwellen ausgeführt, und zwar derart, dass in jede Gelenkwelle 21.1 ein Verbindungszapfen 60.1 eines an dem betreffenden Arm 22 bzw. 22a vorgesehenen Verbindungsstücks 60 passend eingesetzt werden kann. An der Innenfläche jeder Gelenkwelle 21.1 ist wenigstens ein radial wegstehender zapfenartiger Vorsprung 61 vorgesehen, der Teil einer

Bajonettverbindung bildet. Den Vorsprüngen 61 sind an den Umfangsflächen der Verbindungszapfen 60.1 jeweils eine die Bajonettverriegelung bewirkende Nut 62 zugeordnet. Wie in der Figur 10 schematisch dargestellt, besteht die Nut 62 aus einem zu dem jeweiligen freien Ende des Verbindungszapfens 60.1 offenen axialen Abschnitt 62.1 und aus einem sich daran anschließenden, die Achse des Verbindungszapfens 60.1 teilkreisförmig umschließenden Abschnitt 61.2, an den sich ein Abschnitt 61.3 anschließt, der eine sich in Richtung zum freien Ende des Verbindungszapfens 60.1 erstreckende, aber zu diesen Ende hin verschlossene Erweiterung bildet.

Durch Einsetzen des Verbindungszapfens 60.1 in die Öffnung der betreffenden Gelenkwelle 61.1 und durch das Einführen des Vorsprungs 61 über die Abschnitte 62.1 und 62.2 in dem Abschnitt 62.3 wird zwischen dem betreffenden Arm 22 bzw. 22a und dem Gelenk 21 die wieder lösbare, formschlüssige bzw. antriebsmäßige Verbindung erreicht. Um diese Verbindung zu sichern, ist im Gelenk 21 weiterhin eine Druckfeder 63 vorgesehen, die über eine tellerförmige Scheibe 64 auf das jeweilige Ende des in die Gelenkwelle 21.1 eingeführten Verbindungszapfens 60.1 mit einer axial nach außen gerichteten Druckkraft einwirkt und dadurch den Vorsprung 61 in dem Abschnitt 62.3 verriegelt.

In den Figuren 8 und 9 ist die Vorrichtung 1 so dargestellt, dass an dem Gelenk 21 beide Arme 22 und 22a befestigt sind. Im praktischen Einsatz der Vorrichtung 1 wird aber wahlweise nur einer der beiden Arme 22 und 22a verwendet, und zwar in Abhängigkeit von den Wünschen des Operateurs und/oder der Anordnung der Vorrichtung 1 an Operationstisch 5 und/oder in Abhängigkeit von dem Einsatzort, beispielsweise des Endoskops 3 oder eines anderen Instrumentes. Durch die lösbare

a24Q34.doc Befestigung des äußeren Armes 22 bzw. 22a an dem Arm 20 und durch die damit sich ergebende Möglichkeit den Arm 22 oder 22a wahlweise an der einen oder anderen Seite des Armes 20 vorzusehen, kann die Vorrichtung 1 optimal an die jeweiligen Wünsche und/oder Erfordernisse angepasst werden. Das Verbinden und Lösen des Armes 22 bzw. 22a ist durch die beschriebene Bajonettverbindung extrem einfach durch geringfügiges Schwenken des jeweiligen Arms 22 bzw. 22a erreichbar, dennoch ist eine spielfreie antriebsmäßige Verbindung zwischen dem jeweiligen Arm 22 bzw. 22a und dem Gelenk 21 bzw. der jeweiligen Gelenkwelle 21.1 gewährleistet, was für die exakte Positionierung des mit der Vorrichtung 1 nachgeführten Instrumentes, beispielsweise des Endoskops 3 von größter Bedeutung ist.

Der jeweilige Vorsprung 61 dient bei abgenommenem Arm 22 bzw. 22a zugleich auch als Abstützelement für das diesem Vorsprung benachbarte Ende der Druckfeder 63 bzw. der an diesem Federende vorgesehenen tellerförmigen Scheibe 64.

Es versteht sich, dass auch an dem Arm 22a der Registriertaster 54 vorgesehen ist und dass außerdem der Werkzeugträger 24 an beiden Armen 22 und 22a über das Gelenk 23 lösbar befestigt werden kann. Die Verbindungszapfen 60.1 sind als Hohlzapfen ausgeführt.

Die Erfindung wurde voranstehend an einem Ausführungsbeispiel beschrieben. Es versteht sich, dass zahlreiche Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne das dadurch der der Erfindung zugrunde liegende Erfindungsgedanke verlassen wird.

a24034.doc Bezugszeichenliste

1 Vorrichtung bzw. Operations-Assistenz-Roboter

2 Kamera

3 Endoskop

4 Gehäuse

5 OP-Tisch

5.1 Werkzeugschiene

6 Klemmvorrichtung

7 Schwenkhebel

8 Bolzen

9 Lagerstück

9.1 Aufnahme

10 Exzenter

1 1 Spannarm

11.1 elastischer Bereich am Spannarm 11

11.2 abgewinkeltes Spannarmende

12 Lagerbolzen

13 Säule

14 elektromotorischer Antrieb

15 Elektromotor mit Sensor

16 Getriebe

17 Hohlwelle

18 Lagerelement

19 Gelenk

19.1 Gelenkbolzen

20 Arm

20.1 Armoberseite

20.2 Armunterseite

a24034.doc 21 Gelenk

21.1 Gelenkwelle

21.2 Exzenter

22, 22a Arm

22.1, 22a.1 Armoberseite

22.2 Armunterseite

22.3, 22a.3 Arminnenseite

23 Gelenk

24 Werkzeugträger

24.1, 24.2 Schenkel

25 Halter

26 Gelenk

27 Hydraulikzylinder

27.1 Kolbenstange

28 Hubsensor

29 Steuereinrichtung

30, 31 Lagerpunkt

32 Hydraulikantrieb

33 Elektromotor

34 Hydraulikpumpe

35, 36 Rückschlagventil bzw. Saugventil

37 Tank

38, 39 Saugleitung

40, 41 Rückschlagventil

42, 43 Zylinderkammer

44, 45 endsperrbares Ventil

46, 47 Rückschlagventil

48 Leitung

49 Überdruckventil

50, 51 Drucksensor

a24034.doc 52, 53 Leitung

54 Registriertaster

55, 56 Exzenterelement

57, 58 Welle 59 Lager

60 Anschlussstück am Arm 22 bzw. 22a

60.1 Verbindungszapfen des Anschlussstücks 60

61 zapfenartiger Vorsprung der Bajonettverriegelung

62 Nut der Bajonettverriegelung 62.1 , 62.2, 62.3 Abschnitt der Nut 62

63 Druckfeder

64 tellerförmige Scheibe an den Enden der Druckfeder 63

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Claims

Patentansprüche

1. Operations-Assistenz-System zur Führung von chirurgischen bzw. medizinischen Werkzeugen oder Instrumenten, beispielsweise zur Führung einer Kamera, mit einer eine Instrumentenhalterung (24, 25) aufweisenden Kinematik, mit der die Instrumentenhalterung und das dort befestigte chirurgische oder medizinische Werkzeug oder Instrument in mehreren Achsen motorisch und gesteuert bewegbar ist, wobei die Kinematik wenigstens eine

Tragsäule (13), die um wenigstens eine Achse gesteuert an einer Basis (4) des Systems vorgesehen ist, sowie wenigstens zwei Arme (20, 22) aufweist, von denen wenigstens ein äußerer Arm (22, 22a) an einem Ende die Instrumentenhalterung (24, 25) trägt und mit seinem anderen Ende über wenigstens einen weiteren, die Kinematik bildenden Arm (20) für eine gesteuerte Schwenkbewegung um wenigstens zwei Achsen mit der Tragsäule

(13) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das den äußeren Arm (22, 22a) mit einem weiteren Arm (20), beispielsweise mit einem inneren Arm (20) verbindendes Gelenk (21) für eine lösbare Befestigung des äußeren Armes (22, 22a) derart ausgebildet ist, dass der äußere Arm (22, 22a) bezogen auf die Achse des Gelenks und in dieser Achse versetzt wahlweise auf der einen Seite oder auf der anderen Seite des anschließenden weiteren Armes (20) befestigbar ist.

2. Operations-Assistenz-System zur Führung von chirurgischen bzw. medizinischen Werkzeugen oder Instrumenten, beispielsweise zur Führung einer Kamera, mit einer eine Instrumentenhalterung (24, 25) aufweisenden Kinematik, mit der die Instrumentenhalterung und das dort befestigte chirurgische oder medizinische Werkzeug oder Instrument in mehreren Achsen

a24034.doc motorisch und gesteuert bewegbar ist, wobei die Kinematik wenigstens eine Tragsäule (13), die um wenigstens eine Achse gesteuert an einer Basis (4) des Systems vorgesehen ist, sowie wenigstens zwei Arme (20, 22) aufweist, von denen wenigstens ein äußerer Arm (22, 22a) an einem Ende die Instrumentenhalterung (24, 25) trägt und mit seinem anderen Ende über wenigstens einen weiteren, die Kinematik bildenden Arm (20) für eine gesteuerte Schwenkbewegung um wenigstens zwei Achsen mit der Tragsäule (13) verbunden ist, gekennzeichnet durch einen fest am freien Ende des äußeren Armes (22, 22a) vorgesehenen oder fixierbaren Registriertaster (54) zur Einstellung der

Ausgangsposition und/oder zur Kalibrierung der Kinematik und/oder des die Kinematik steuernden Steuersystems (29).

3. Operations-Assistenz-System zur Führung von chirurgischen bzw. medizinischen Werkzeugen oder Instrumenten, beispielsweise zur Führung einer Kamera, mit einer eine Instrumentenhalterung (24, 25) aufweisenden Kinematik, mit der die Instrumentenhalterung und das dort befestigte chirurgische oder medizinische Werkzeug oder Instrument in mehreren Achsen motorisch und gesteuert bewegbar ist, wobei die Kinematik wenigstens eine Tragsäule (13), die um wenigstens eine Achse gesteuert an einer Basis (4) des

Systems vorgesehen ist, sowie wenigstens zwei Arme (20, 22) aufweist, von denen wenigstens ein äußerer Arm (22, 22a) an einem Ende die Instrumentenhalterung (24, 25) trägt und mit seinem anderen Ende über wenigstens einen weiteren, die Kinematik bildenden Arm (20) für eine gesteuerte Schwenkbewegung um wenigstens zwei Achsen mit der Tragsäule

(13) verbunden ist, wobei Antriebselemente zum Schwenken des äußeren Armes (22, 22a) relativ zur Tragsäule (13) jeweils von wenigstens einem Hydraulik-Zylinder (27) mit Kolbenstange (27.1) gebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Hydraulik-Zylinder (27) Teil eines pumpengesteuerten

a24034.doc Hydraulik-Antriebes (32) mit einer von einem Elektromotor (33) reversierend antreibbaren Hydraulik-Pumpe (34) mit zwei Anschlüssen ist, dass die Anschlüsse der Pumpe über ein Steuerventile (35, 36; 40, 41 ; 44, 45) aufweisendes hydraulisches Netzwerk mit einem ein hydraulisches Fluid aufnehmenden Tank (37) sowie mit zwei Zylinderkammern (42, 43) eines doppelt wirkenden Hydraulik-Zylinders (27) derart verbunden sind, dass bei einem Antrieb der Hydraulik-Pumpe (34) in einer Richtung ein Bewegen der Kolbenstange (27.1) in der einen Richtung und bei einem Antrieb der Hydraulik-Pumpe (34) in der anderen Richtung ein Bewegen der Kolbenstange (27.1) in der anderen Richtung erfolgen, dass hierfür die beiden Anschlüsse der Hydraulik-Pumpe (34) über jeweils ein als Rückschlagventil wirkendes Ventil (35, 36) des hydraulischen Netzwerkes mit dem Tank (37) und über ein weiteres Rückschlagventil (40, 41) des hydraulischen Netzwerkes mit jeweils einer Zylinder-Kammer (42, 43) des Hydraulik-Zylinders (27) verbunden sind, und dass jede Zylinder-Kammer (42, 43) weiterhin mit dem Tank (37) über ein steuerbares Entlastungsventil (44, 45) des hydraulischen Netzwerkes in Verbindung steht, welches durch den Druck in der jeweils anderen Zylinder- Kammer (42, 43) geöffnet wird.

4. Operations-Assistenz-System zur Führung von chirurgischen bzw. medizinischen Werkzeugen oder Instrumenten, beispielsweise zur Führung einer Kamera, mit einer eine Instrumentenhalterung (24, 25) aufweisenden Kinematik, mit der die Instrumentenhalterung und das dort befestigte chirurgische oder medizinische Werkzeug oder Instrument in mehreren Achsen motorisch und gesteuert bewegbar ist, wobei die Kinematik wenigstens eine Tragsäule (13), die um wenigstens eine Achse gesteuert an einer Basis (4) des Systems vorgesehen ist, sowie wenigstens zwei Arme (20, 22) aufweist, von denen wenigstens ein äußerer Arm (22, 22a) an einem Ende die Instrumentenhalterung (24, 25) trägt und mit seinem anderen Ende über

a24034.doc wenigstens einen weiteren, die Kinematik bildenden Arm (20) für eine gesteuerte Schwenkbewegung um wenigstens zwei Achsen mit der Tragsäule

(13) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der äußere Arm (22, 22a) als Hohlkörper aus einem Material hoher Festigkeit und geringer Masse ausgebildet ist.

5. Operations-Assistenz-System zur Führung von chirurgischen bzw. medizinischen Werkzeugen oder Instrumenten, beispielsweise zur Führung einer Kamera, mit einer eine Instrumentenhalterung (24, 25) aufweisenden

Kinematik, mit der die Instrumentenhalterung und das dort befestigte chirurgische oder medizinische Werkzeug oder Instrument in mehreren Achsen motorisch und gesteuert bewegbar ist, wobei die Kinematik wenigstens eine Tragsäule (13), die um wenigstens eine Achse gesteuert an einer Basis (4) des Systems vorgesehen ist, sowie wenigstens zwei Arme (20, 22) aufweist, von denen wenigstens ein äußerer Arm (22, 22a) an einem Ende die Instrumentenhalterung (24, 25) trägt und mit seinem anderen Ende über wenigstens einen weiteren, die Kinematik bildenden Arm (20) für eine gesteuerte Schwenkbewegung um wenigstens zwei Achsen mit der Tragsäule (13) verbunden ist, wobei die Tragsäule (13) durch einen von einem Motor, beispielsweise Elektromotor, und einem Getriebe (16) gebildeten Stellantrieb

(14) mit um eine Achse, vorzugsweise um eine Tragsäulenachse (VA) gesteuert dreh- bzw. schwenkbar an einer Basis (4) vorgesehen ist. dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (16) ist die Drehbewegung des Motors mit einer

Untersetzung im Bereich 1 :1000 - 1 :2000 auf die Tragsäule oder eine Welle (17) der Tragsäule überträgt.

6. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Steuerung der Bewegung der Kinematik dienende Antriebs- und oder

a24034.doc Steuermittel (27, 28) ausschließlich in der Tragsäule (13) sowie in dem wenigstens einen weiteren Arm (20) vorgesehen sind, der wenigstens eine äußere Arm (22, 22a) hingegen von Antriebs- und/oder Steuermitteln freigehalten ist.

7. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der wenigstens eine äußere Arm (22, 22a) als Hohlkörper aus einem Material hoher Festigkeit und geringer Masse ausgebildet ist.

8. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine äußere Arm (22, 22a) und der wenigstens eine weitere Arm (20) als Hohlkörper aus einem Material hoher Festigkeit und geringer Masse ausgebildet sind.

9.. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Arme (20, 22) als Hohlkörper aus einem Material hoher Festigkeit und geringer Masse ausgebildet sind.

10. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Material hoher Festigkeit und geringer Masse ein faserverstärkter

Kunststoff, beispielsweise ein glasfaser- und/oder kohlefaserverstärkter Kunststoff ist.

11. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragsäule (13) um eine Achse, vorzugsweise um eine Tragsäulenachse

(VA) gesteuert dreh- bzw. schwenkbar durch einen Stellantrieb (14) an einer Basis (4) vorgesehen ist.

12. System nach Anspruch 1 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellantrieb (14) einen Motor, beispielsweise Elektromotor, und ein Getriebe (16) aufweist,

a24034.doc welches die Drehbewegung des Motors mit einer Untersetzung im Bereich 1 :1000 - 1 :2000 auf die Tragsäule oder eine Welle (17) der Tragsäule überträgt.

13. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (16) zugleich Teil eines Lagers für eine die Tragsäule (13) oder einer die Tragsäule (13) tragenden Welle (17) ist.

14. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellantrieb (14) wenigstens einen Sensor zur Erzeugung eines von der

Stellung des Antriebs und/oder der Tragsäule abhängigen Sensorsignals aufweist.

15. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine die Dreh- oder Schwenkachse der Tragsäule (13) definierende und in der

Tragsäule (13) und/oder in der Basis (4) drehbar gelagerte Hohlwelle (17), durch die Leitungen der Antriebs- oder Steuerelemente (27, 28) hindurchgeführt sind.

16. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens eine Klemmvorrichtung (6) an der Basis (4) für eine lösbare Befestigung des Systems an einem Operationstisch (5) oder an einer Schiene (5.1) des Operationstisches (5).

17. System nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die

Klemmvorrichtung (6) zangen- oder klemmbackenartig mit einem an einem Lagerstück (9) der Klemmvorrichtung (6) gebildeten festen Spannarm (9.1) und mit einem relativ zu diesem schwenkbaren Spannarm (11) ausgebildet ist, und das Spannmittel (7, 8, 10) für ein Betätigen des beweglichen Spannarmes (1 1)

a24034.doc vorgesehen sind.

18. System nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der feste bzw. nicht bewegliche Spannarm (9.1) für ein Einhängen der Basis (4) am Operationstisch (5) bzw. an der Schiene (5.1) des Operationstisches (5) ausgebildet ist.

19. System nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannmittel für die Klemmvorrichtung (6) manuelle oder motorische Spannmittel, beispielsweise wenigstens einen Arbeitszylinder aufweisende motorische Spannmittel sind.

20. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein den äußeren Arm (22, 22a) mit einem weiteren Arm (20) verbindendes Gelenk für eine lösbare Befestigung des äußeren Armes (22, 22a) ausgebildet ist.

21. System nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Arm (22, 22a) bezogen auf die Achse des Gelenks und in dieser Achse versetzt wahlweise auf der einen Seite oder auf der anderen Seite des anschließenden weiteren Armes (20) befestigbar ist.

22. System nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Gelenk (21) wenigstens eine Gelenkwelle (21.1) aufweist, die beidendig aus dem anschließenden Arm (20) herausgeführt ist, und dass der wenigstens eine äußere Arm (22, 22a) wahlweise an dem einen oder anderen herausgeführten

Ende der Gelenkwelle (21.1) befestigbar ist.

23. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gelenk (21) zwischen den Enden die Gelenkwelle (21.1) einen Exzenter oder kurbelartigen oder kurbelwellenartigen Abschnitt (21.2) aufweist,

a24034.doc an welchem ein Stellglied, beispielsweise der den, das Stellglied bildende Hydraulik-Zylinder (27) angreift.

24. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der die Tragsäule (13) anschließende weitere Arm (20) mit seiner

Längsachse in einer gemeinsamen Ebene mit der Dreh- oder Schwenkachse (VA) der Tragsäule (13) angeordnet ist.

25. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen fest am freien Ende des äußeren Armes (22, 22a) vorgesehenen oder fixierbaren Registriertaster (54) zur Einstellung der Ausgangsposition der Kinematik.

26. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebselemente zum Schwenken des äußeren Armes (22, 22a) relativ zur Tragsäule (13) jeweils von wenigstens einem Hydraulik-Zylinder (27) mit Kolbenstange (27.1) gebildet sind, dass der jeweilige Hydraulik-Zylinder (27) Teil eines pumpengesteuerten Hydraulik-Antriebes (32) mit einer von einem Elektromotor (33) reversierend antreibbaren Hydraulik-Pumpe (34) mit zwei Anschlüssen ist, dass die Anschlüsse der Pumpe über ein Steuerventile (35, 36; 40, 41 ; 44, 45) aufweisendes hydraulisches Netzwerk mit einem ein hydraulisches Fluid aufnehmenden Tank (37) sowie mit zwei Zylinderkammern (42, 43) eines doppelt wirkenden Hydraulik-Zylinders (27) derart verbunden sind, dass bei einem Antrieb der Hydraulik-Pumpe (34) in einer Richtung ein Bewegen der

Kolbenstange (27.1) in der einen Richtung und bei einem Antrieb der Hydraulik-Pumpe (34) in der anderen Richtung ein Bewegen der Kolbenstange (27.1) in der anderen Richtung erfolgen, dass hierfür die beiden Anschlüsse der Hydraulik-Pumpe (34) über jeweils ein als Rückschlagventil wirkendes Ventil (35, 36) des hydraulischen Netzwerkes

a24034.doc mit dem Tank (37) und über ein weiteres Rückschlagventil (40, 41) des hydraulischen Netzwerkes mit jeweils einer Zylinder-Kammer (42, 43) des Hydraulik-Zylinders (27) verbunden sind, und dass jede Zylinder-Kammer (42, 43) weiterhin mit dem Tank (37) über ein steuerbares Entlastungsventil (44, 45) des hydraulischen Netzwerkes in

Verbindung steht, welches durch den Druck in der jeweils anderen Zylinder- Kammer (42, 43) geöffnet wird.

27. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Entlastungs-Ventile endsperrbare Rückschlagventile (44, 45) sind.

28. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens einen Drucksensor (50, 51), der ein dem Druck in wenigstens einer Zylinder-Kammer (42, 43) entsprechendes Sensorsignal liefert.

29. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulik-Pumpe (34) antreibende Elektromotor (33) pulsierend, beispielsweise mit einer Pulsweitenmodulation angesteuert wird.

30. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydraulik-Pumpe (34), der diese Pumpe antreibende Elektromotor (33) sowie das Hydraulik-Netzwerk in der Basis des Systems oder in einem diese Basis bildenden Gehäuse (34) untergebracht sind, und dass in der Tragsäule (13) oder in dem wenigstens einen weiteren Arm (20) lediglich der wenigstens eine Hydraulik-Zylinder (27) gegebenenfalls mit einem Sensor (28) untergebracht ist.

31. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zwei, beispielsweise spiegelsymmetrisch geformte äußere Arme (22, 22a), die jeweils für eine lösbare Befestigung an einer Seite des weiteren oder inneren

a24Q34.doc Armes (20) ausgebildet sind.

32. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die lösbare Verbindung zwischen dem äußeren Arm (22) und dem anschließenden weiteren Arm bzw. inneren Arm (20) eine bajonettartige Verbindung ist.

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