DE102014224268A1

DE102014224268A1 - Endoscopic instrument

Info

Publication number: DE102014224268A1
Application number: DE102014224268.1A
Authority: DE
Inventors: Alexandra Pütz; Bernhard Kübler
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2014-11-27
Filing date: 2014-11-27
Publication date: 2016-06-02
Anticipated expiration: 2034-11-28
Also published as: DE102014224268B4

Abstract

Endoskopisches Instrument mit einer proximalen Antriebseinheit oder einer Kopplung für eine Antriebseinheit und einer sich an die Antriebseinheit oder die Kopplung für die Antriebseinheit anschließenden Vielzahl hintereinander angeordneter Gelenkmechanismen, durch die Abschnitte definiert werden. Dabei ist an der Antriebseinheit oder der Kopplung für eine Antriebseinheit abgewandten distalen Seite ein Endeffektor, ein Sensor oder eine Kopplung für einen Endeffektor angeordnet. Erfindungsgemäß sind die Abschnitte durch die Gelenkmechanismen unabhängig voneinander deterministisch krümmbar und/oder knickbar. Das Umgreifen von Organen oder schonende Durchfahren von Hohlorganen ist mit diesem Aufbau ebenfalls möglich.Endoscopic instrument having a proximal drive unit or a coupling for a drive unit and a plurality of successively arranged joint mechanisms adjoining the drive unit or the coupling for the drive unit, by means of which sections are defined. In this case, an end effector, a sensor or a coupling for an end effector is arranged on the drive unit or the coupling for a drive unit distal side. According to the invention, the sections are independently deterministically bendable and / or bendable by the hinge mechanisms. The embrace of organs or gentle passage through hollow organs is also possible with this structure.

Description

Die Erfindung betrifft ein endoskopisches Instrument, welches insbesondere in der minimal invasiven Chirurgie (MIC), einschließlich robotergestützt, einsetzbar ist.The invention relates to an endoscopic instrument which can be used in particular in minimally invasive surgery (MIC), including robots.

In der Chirurgie hat sich mittlerweile ein Verfahren etabliert, das auf große Körpereröffnungen verzichten kann, die sogenannte minimal invasive Chirurgie (MIC). Hierbei wird der chirurgische Zugang mittels kleiner Schnitte durch die Körperoberfläche geschaffen. Durch diese Zugänge werden lange, schlanke Instrumente, sogenannte endoskopische Instrumente, in das Patienteninnere vorgeschoben. Dies sind u.a. dünne, stabförmige Endoskopkameras, die zur Gewinnung optischer Eindrücke aus dem Körperinneren über Video-/Monitorsysteme dienen. Vorteile dieser Technik im Vergleich zur konservativen, offenen Chirurgie liegen insbesondere in der geringeren Traumatisierung des Patienten, d.h. geringere postoperative Schmerzen, geringere Wundheilungsstörungen, geringerer Blutverlust, geringere Wundinfektionsrate etc. und der damit verbundenen schnelleren Rekonvaleszenz. In the meantime, a procedure has been established in surgery that can do without large body openings, the so-called minimally invasive surgery (MIS). Here, the surgical approach is created by means of small cuts through the body surface. Through these approaches, long, slender instruments called endoscopic instruments are advanced into the patient's interior. These are u.a. thin, rod-shaped endoscope cameras, which are used to gain optical impressions from within the body via video / monitor systems. Advantages of this technique compared to conservative, open surgery are in particular the lower traumatization of the patient, i. lower postoperative pain, less wound healing disorders, less blood loss, lower wound infection rate etc. and the associated faster convalescence.

Bekannte MIC-Instrumente haben verschiedene Nachteile in der Handhabung. Einerseits ist das Arbeiten mit den üblicherweise starren Instrumenten schwierig, da sie intrakorporal nicht abwinkelbar sind und lediglich ein funktionaler Freiheitsgrad z.B. zum Schneiden oder Greifen existiert. Andererseits ist das Führen der Instrumente unintuitiv, da der Durchtrittspunkt durch die Körperoberfläche als invariant anzusehen ist und somit eine Bewegungsumkehrung im Körperinneren stattfindet. Folglich ist das Erlernen dieser Technik langwierig und trainingsintensiv. Des Weiteren sind komplexe Eingriffe mit hohen Forderungen an Manipulabilität mit dieser Technik kaum durchführbar.Known MIC instruments have several disadvantages in handling. On the one hand, working with the usually rigid instruments is difficult because they are not bendable intracorporeally and only one functional degree of freedom, e.g. for cutting or gripping exists. On the other hand, the guidance of the instruments is unintuitive, since the passage point through the body surface is to be regarded as invariant and thus a reversal of movement takes place inside the body. Consequently, learning this technique is tedious and training intensive. Furthermore, complex interventions with high demands on manipulability are hardly feasible with this technique.

Um diese schwierige Handhabbarkeit zu vereinfachen, kann die minimal invasive Chirurgie durch Robotersysteme unterstützt werden. Die MIC-Instrumente werden von Roboterarmen getragen, welche vom Chirurgen direkt ferngesteuert werden. Die Fernsteuerung erfolgt über eine vom Patienten abgesetzte, cockpitartige Eingabekonsole, bei der die MIC-Instrumente mittels spezieller "Joysticks" kommandiert werden. Hauptvorteile dieser Robotersysteme sind die Möglichkeit, eine zusätzliche intrakorporale Abwinkelung der Instrumente bei einfacher Bedienung zu bieten sowie die Handhabung der Instrumente über Zwischenschaltung rechnergestützter Eingabeanpassungssysteme wesentlich zu vereinfachen (Wiederherstellung der Hand-Auge-Koordination bzw. Elimination der Bewegungsumkehrung). Hierdurch sind nach einer vergleichsweise kurzen Lernphase auch komplexe MIC-Eingriffe mit hohen Forderungen an Manipulabilität möglich.To simplify this difficult handling, minimally invasive surgery can be supported by robotic systems. The MIC instruments are carried by robotic arms, which are controlled remotely by the surgeon. Remote control is via a cockpit-like input console remote from the patient, where the MIC instruments are commanded by means of special "joysticks". The main advantages of these robotic systems are the ability to provide additional intracorporeal angulation of the instruments with ease of use and to significantly simplify the handling of the instruments through the interposition of computerized input adjustment systems (restoration of hand-eye coordination or elimination of motion reversal). As a result, even complex MIC interventions with high demands on manipulability are possible after a comparatively short learning phase.

Nachteil dieser Technik – bedingt durch die räumliche bzw. mechanische Trennung von Chirurg und Patient – ist der völlige Verlust haptischer Rückkopplung vom Operationsfeld an den Operateur. Die Wahrnehmung haptischer Eindrücke (Interaktions- wie Manipulationskräfte und -momente) durch ein technisches System ist gebunden an Sensoren, deren Position insbesondere am äußerst distalen Instrumentenende am sinnvollsten ist, um Einflüsse auf die Messung zu vermeiden, die nicht direkt aus dem interessierenden Operationsgebiet stammen. Die für das medizinische Umfeld am geeignetsten erscheinenden Sensoren (z.B. hinsichtlich Baugröße für die MIC, Biokompatibilität, Patientenrisiko) sind im weitesten Sinne elektro- oder optomechanisch, d.h. zumeist kabel- oder fasergebundene Sensoren. Ferner sind sensorintegrierte Instrumente aufwendig und damit kostenträchtig; es ist also im Zusammenhang mit der MIC nicht von Einmal-, sondern von Mehrfachinstrumenten auszugehen. Weder Kabel noch Fasern sind jedoch dauerfest auf Knickung bei abwinkelbaren Instrumenten. Es ist also aus technischer Sicht sinnvoll, diese sensorintegrierten Instrumente nicht zu knicken (abzuwinkeln), sondern ihre Hauptrichtung bogenförmig zu verändern.Disadvantage of this technique - due to the spatial or mechanical separation of surgeon and patient - is the complete loss of haptic feedback from the surgical field to the surgeon. The perception of haptic impressions (interaction and manipulation forces and moments) by a technical system is bound to sensors whose position makes the most sense, especially at the extremely distal end of the instrument, in order to avoid influences on the measurement that do not originate directly from the surgical field of interest. The most appropriate sensors for the medical environment (e.g., in terms of size for the MIC, biocompatibility, patient risk) are in the broadest sense electro- or optomechanical, i. mostly cable- or fiber-bound sensors. Furthermore, sensor-integrated instruments are expensive and thus costly; So it is not in connection with the MIC outgoing, but from multiple instruments. However, neither cable nor fibers are fatigue resistant to kinking with bendable instruments. So it makes sense from a technical point of view not to bend (bend) these sensor-integrated instruments, but to change their main direction arcuate.

Bekannte kinematische Realisierung einer solchen Abkrümmung im Bereich der Robotertechnik ist die sog. Spine-Kinematik, bei der ein Vielgelenkmechanismus, bestehend aus mehreren, hintereinandergeschalteten Einzelgelenken, Verwendung findet.Known kinematic realization of such a bend in the field of robotics is the so-called. Spine kinematics, in which a multi-joint mechanism, consisting of several, one behind the other hinged individual joints, is used.

Wird eine derartige Spine-Kinematik unterbestimmt angetrieben, d.h. steht für jede Abkrümmungsebene lediglich ein Steller für mehrere Gelenke zur Verfügung, so besteht der Nachteil in dieser Konfiguration darin, dass die Abkrümmung der Spine-Kinematik nicht deterministisch, d.h. die Krümmung über alle Einzelgelenke nicht zwingend gleichverteilt, ist (bedingt z.B. durch unterschiedliche Reibung in den Einzelgelenken, Stick-Slip-Effekte, Lagerspiel, Rippel bei der Aktuierung). Auch Kräfte die von innen oder außen auf die kinematische Struktur wirken (z.B. Interaktionskräfte mit der Umgebung, Steifigkeiten innenliegender Strukturen, Abstützungskräfte von Zugseilen zur Aktuierung des funktionalen Endeffektors) können Einfluss auf deren Position und Orientierung haben. Die entstehende Krümmung muss in diesem Fall folglich nicht einem Polygonzug mit gleichen Innenwinkeln entsprechen, sondern kann einem unregelmäßigen Polygonzug folgen, der sich darüber hinaus (weil nondeterministisch) bei jedem Wiederholungsversuch, dieselbe Position anzufahren, unterschiedlich ausprägen kann. Es ist anhand der Stellerposition folglich nie genau bekannt, wo der Armendpunkt der Spine-Kinematik zu liegen kommt, was speziell in der Handhabungstechnik von großem Nachteil ist. If such spin kinematics are underdriven, i. E. If only one actuator for several joints is available for each level of curvature, the disadvantage in this configuration is that the curvature of the spin kinematics is not deterministic, i. the curvature is not necessarily equally distributed over all individual joints (due, for example, to different friction in the individual joints, stick-slip effects, bearing play, ripples during actuation). Also, forces acting on the kinematic structure from inside or outside (e.g., interaction forces with the environment, stiffnesses of internal structures, support forces of pull ropes to actuate the functional end effector) can affect their position and orientation. The resulting curvature in this case must therefore not correspond to a polygon with the same internal angles, but may follow an irregular traverse, which in addition (because of non-deterministic) with each attempt to approach the same position, different express. It is therefore never known exactly where the arm end point of the spine kinematics comes to rest based on the position of the positioner, which is a great disadvantage, especially in handling technology.

Selbst bei Integration einer Positionssensorik zur Bestimmung der Armendpunktposition bleibt das Problem, dass ein bekannter Soll-Ist-Fehler nur durch Zufall ausgeglichen werden kann, weil eine Veränderung des Stellers keine deterministische Armendpunktpositionsveränderung zum Ausgleich des Soll-Ist-Fehlers zur Folge hat – das System hat mehr Freiheitsgrade als Antriebe und ist daher mechanisch unterbestimmt. Lösbar wäre dieses Problem dadurch, dass für jedes Gelenk ein eigener, im besten Fall regelbarer, Steller integriert wird. Hierdurch wird allerdings die Anzahl der Antriebsseile stark erhöht, wie beispielsweise in WO 2003/001986 beschrieben. In Größenordnungen wie der MIC (hinsichtlich erforderlicher Spine-Gelenk-Anzahl, Instrumentendurchmesser und Antriebsseildurchmesser bei anwendungszweckgegebener Seilbelastung) ist hierbei der Instrumentenquerschnitt zur Aufnahme der Antriebsseile schnell erschöpft. Diese Problematik besteht insbesondere bei dem in WO 2003/001986 beschriebenen Gegenstand, da je Freiheitsgrad der Kinematik zwei Antriebsseile vorgesehen sind. Even with the integration of a position sensor to determine the Armendpunktposition remains the problem that a known target-actual error can be compensated only by chance, because a change of the actuator does not result in a deterministic Armendpunktpositionsänderung to compensate for the target-actual error - the system has more degrees of freedom than drives and is therefore mechanically underdetermined. This problem could be solved by integrating a separate, in the best case controllable, actuator for each joint. As a result, however, the number of drive cables is greatly increased, such as in WO 2003/001986 described. In orders of magnitude such as the MIC (with regard to the required number of spine joints, instrument diameter and drive shaft diameter for application-assigned cable load), the instrument cross-section for receiving the drive cables is quickly exhausted. This problem exists in particular in the WO 2003/001986 described item, since each degree of freedom of kinematics two drive cables are provided.

Eine alternative Lösungsmöglichkeit der Unterbestimmtheitsproblematik ist die Zwangsführung: Hierbei bedingt eine mechanische Kopplung aller Folgegelenke untereinander eine deterministische Krümmung. Diese modularen Gelenkmechanismen sind beispielsweise in DE 43 03 311 , DE 44 15 057 und WO 94/17965 beschrieben. Jedes einzelne Glied dieser kettenartig aneinander gehängten Glieder kann somit bezogen auf das benachbarte Glied nur eine definierte Richtungsänderung durchführen. Die Gesamtkrümmung des Gelenkmechanismusses wird somit aus einer Vielzahl kleiner Knickungen zusammengesetzt. Diese Gelenkmechanismen sind jedoch nur in einem einzigen Freiheitsgrad abwinkelbar. An alternative solution to the problem of subregionality is the constraint: In this case, a mechanical coupling of all subsequent joints with each other requires a deterministic curvature. These modular hinge mechanisms are for example in DE 43 03 311 . DE 44 15 057 and WO 94/17965 described. Each individual member of this chain-like linked limbs can thus perform only a defined change in direction relative to the adjacent member. The total curvature of the Gelenkmechanismusses is thus composed of a variety of small buckling. However, these hinge mechanisms are bendable only in a single degree of freedom.

Für volle Dexterität (6 Freiheitsgrade) im Patientenkörper muss die in DE 44 15 057 und DE 43 03 311 beschriebene Kinematik über einen weiteren Freiheitsgrad verfügen, der z.B. über eine Rotation des äußerst distalen Endes realisiert ist. Da die Sensorik zur Vermeidung parasitärer Effekte an selber Stelle untergebracht sein sollte, entstehen zwei Nachteile: 1) Die für die Rotation erforderlichen Konstruktionselemente bei anwendungsbedingt stark begrenztem Bauraum sind störend für die Sensorintegration. 2) Kabel bzw. Fasern, mit denen die Sensoren angesteuert werden, können durch die Rotation über die Laufzeit des Instruments beschädigt, im schlimmsten Fall abgedreht, werden, mit konsekutivem Sensorausfall. Zusätzlich oder statt einem Sensor kann am äußerst distalen Instrumentenende ein funktionaler Freiheitsgrad integriert sein, dessen Kraftübertragung (z.B. Antriebsseil) ebenso beschädigt werden könnte. For full dexterity (6 degrees of freedom) in the patient's body, the in DE 44 15 057 and DE 43 03 311 described kinematics have a further degree of freedom, which is realized for example via a rotation of the extremely distal end. Since the sensors should be housed in the same place to avoid parasitic effects, there are two disadvantages: 1) The design elements required for the rotation when the installation space is extremely limited due to the application are disturbing for the sensor integration. 2) Cables or fibers, with which the sensors are controlled, can be damaged by the rotation over the life of the instrument, in the worst case turned off, with consecutive sensor failure. In addition to or instead of a sensor, a functional degree of freedom can be integrated at the extremely distal end of the instrument whose force transmission (eg drive cable) could also be damaged.

Aus der DE 10 2012 220 666 A1 ist ein solcher modularer Mehrgelenkmechanismus bekannt, bei dem zwei Freiheitsgrade zur Verfügung stehen. Dies ist ausreichend zum Erreichen voller Dexterität (6 Freiheitsgrade) im Inneren des Patientenkörpers. Direkt erreichbare Strukturen, wie sie in der klassischen minimal invasiven (robotergestützten) Chirurgie vorkommen, können hiermit manipuliert werden. Auch kleinere Strukturen wie Blutgefäße oder der Gallengang können umgriffen werden, größere Strukturen, wie das Herz oder der Peritonealsack, sind jedoch zu groß, um umgriffen werden zu können. Ein Folgen durch Strukturen von Hohlorganen wie z. B. in der NOTES-(Natural Office Translumenal Endoscopic Surgery)Chirurgie erforderlich, ist nicht möglich. Krümmende Gelenke benötigen grundsätzlich auch einen größeren Arbeitsraum im Vergleich zu einem knickenden Gelenk, z.B. um eine 90°-Abwinkelung auszuführen. Auch eine Single Port Anwendung, bei der mehrere Instrumente und Endoskopoptiken durch nur einen einzelnen chirurgisch angelegten Zugang hindurchgeführt werden, wäre nur mit erheblichen Einbußen in der Handhabbarkeit (z.B. überkreuzende Instrumente, keine opponierende Ausrichtung der funktionalen Enden) vorstellbar. Die Integration eines weiteren Freiheitsgrades unmittelbar vor dem funktionalen Ende in Form einer Rotation des äußersten distalen Endes zur Verbesserung der Dexterität ist nur bedingt möglich, weil eine Kabel- bzw. Faseranbindung, z.B. zur Sensorintegration distal des Rotationsfreiheitsgrades oder zur Aktuierung des funktionalen Freiheitsgrades der Dauerbelastung nicht standhalten würde, die Kabel bzw. Fasern würden durch die Rotationsbewegung früher oder später beschädigt bzw. vollständig abgedreht. Außerdem wäre ein Umgreifen bzw. Hintergreifen von Strukturen selbst bei Integration eines solchen Freiheitsgrades nicht möglich. Hierdurch ist beispielsweise durch ein Umgreifen des Herzens eine Operation an der Herzhinterwand bei geschlossenem Thorax nicht möglich. Auch die Behandlung von Bandscheibenerkrankungen durch eine Operation vom Bauch her, welche das Umgreifen des Peritonealsacks erfordert, nicht möglich. From the DE 10 2012 220 666 A1 Such a modular multi-link mechanism is known in which two degrees of freedom are available. This is sufficient to achieve full dexterity (6 degrees of freedom) inside the patient's body. Directly accessible structures, such as those found in classical minimally invasive (robotic) surgery, can be manipulated herewith. Even smaller structures such as blood vessels or the bile duct can be encompassed, but larger structures such as the heart or the peritoneal sac are too large to be grasped. A consequence of structures of hollow organs such. As required in the NOTES (Natural Office Translumenal Endoscopic Surgery) surgery is not possible. In principle, bending joints also require a larger working space compared to a kinking joint, for example to perform a 90 ° bend. Even a single port application, in which several instruments and endoscope optics are passed through only a single surgical approach, would be conceivable only with considerable loss of manageability (eg, crossing instruments, no opposing orientation of the functional ends). The integration of a further degree of freedom immediately before the functional end in the form of a rotation of the outermost distal end to improve the dexterity is only partially possible because a cable or fiber connection, eg for sensor integration distal to rotational freedom or for actuation of the functional degree of freedom of continuous load not would resist the cables or fibers would be damaged by the rotational movement sooner or later or completely turned off. In addition, embracing or gripping behind structures would not be possible even with the integration of such a degree of freedom. As a result, by embracing the heart, for example, surgery on the posterior wall of the heart when the thorax is closed is not possible. The treatment of disc disease by an operation from the stomach, which requires embracing the peritoneal sac, not possible.

Aufgabe der Erfindung ist es ein endoskopisches Instrument zu schaffen, mit dem deterministisch das Umgreifen einzelner Organe ermöglicht wird bei gleichzeitig kleinem distalen Arbeitsraum. The object of the invention is to provide an endoscopic instrument, with the deterministic embracing of individual organs is made possible while a small distal working space.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1. The object is achieved according to the invention by the features of claim 1.

Das erfindungsgemäße endoskopische Instrument weist ein proximales Ende und ein distales Ende auf, wobei das proximale Ende zum Operateur bzw. zum chirurgischen Roboter weist und das distale Ende Richtung Operationssitus. Dabei wird üblicherweise das distale Ende durch eine Öffnung in den Körper des Patienten eingeführt. Erfindungsgemäß ist proximal eine Antriebseinheit oder eine Kopplung für eine Antriebseinheit angeordnet. Durch die Antriebseinheit erfolgt die Steuerung des endoskopischen Instruments. Da es sich bei endoskopischen Instrumenten üblicherweise um mehrfach verwendbare Geräte handelt, welche bei hohen Temperaturen für eine neue Benutzung sterilisiert werden müssen, ist es vorteilhaft die Antriebseinheit über eine Kopplung mit dem endoskopischen Instrument zu verbinden, sodass diese vor der Sterilisation vom endoskopischen Instrument getrennt werden kann. Gleichzeitig ist hierdurch auch möglich eine Antriebseinheit für mehrere endoskopische Instrumente vorzusehen.The endoscopic instrument according to the invention has a proximal end and a distal end, the proximal end facing the surgeon and the surgical robot, respectively, and the distal end facing the surgical site. Typically, the distal end is inserted through an opening in the body of the patient. According to the invention, a drive unit or a coupling for a drive unit is arranged proximally. The drive unit controls the endoscopic instrument. Since endoscopic instruments are usually reusable devices which must be sterilized at high temperatures for reuse, it is advantageous to connect the drive unit via a coupling with the endoscopic instrument so that they are separated from the endoscopic instrument prior to sterilization can. At the same time, this also makes it possible to provide a drive unit for a plurality of endoscopic instruments.

Erfindungsgemäß schließt sich an die Antriebseinheit oder die Kopplung für eine Antriebseinheit eine Vielzahl an hintereinander angeordneten insbesondere deterministischen Gelenkmechanismen an. Durch die Gelenkmechanismen werden Abschnitte definiert entlang des endoskopischen Instruments. Dabei weist insbesondere jeder Abschnitt genau einen Gelenkmechanismus auf. Die Abschnitte sind dabei unmittelbar aneinander anschließend angeordnet und insbesondere starr miteinander verbunden. Das Ende eines Abschnitts ist verbunden mit dem Anfang eines weiteren, unmittelbar nachfolgenden Abschnitts und so weiter. Der Anfang des ersten Abschnitts weist dabei in die proximale Richtung und ist insbesondere mit der Antriebseinheit oder einer Kopplung für die Antriebseinheit verbunden. Neben dem jeweiligen Gelenkmechanismus kann ein Abschnitt insbesondere zusätzlich einen starren Bereich aufweisen. Alternativ hierzu weist der Abschnitt sowohl vor dem Gelenkmechanismus als auch nach dem Gelenkmechanismus einen starren Bereich auf. According to the invention, the drive unit or the coupling for a drive unit is adjoined by a plurality of, in particular, deterministic link mechanisms arranged one behind the other. The joint mechanisms define sections along the endoscopic instrument. In particular, each section has exactly one hinge mechanism. The sections are arranged directly adjacent to each other and in particular rigidly connected together. The end of a section is linked to the beginning of another immediately following section and so on. The beginning of the first section points in the proximal direction and is in particular connected to the drive unit or a coupling for the drive unit. In addition to the respective joint mechanism, a section may in particular also have a rigid area. Alternatively, the section has a rigid area both in front of the hinge mechanism and after the hinge mechanism.

Erfindungsgemäß ist an der Antriebseinheit, oder der Kopplung für eine Antriebseinheit, abgewandten distalen Seite des endoskopischen Instruments ein Endeffektor oder eine Kopplung für den Endeffektor angeordnet. Bei dem Endeffektor kann es sich beispielsweise um einen Greifer, eine Schere oder dergleichen handeln. Genauso denkbar ist jedoch auch als Endeffektor eine Optik vorzusehen, durch die der Operationssitus beobachtet werden kann. Alternativ hierzu handelt es sich bei dem Endeffektor um einen insbesondere diagnostischen Sensor wie beispielsweise einen Ultraschallsensor. Falls eine Kopplung für einen Endeffektor vorgesehen ist, ist der Endeffektor abnehmbar ausgestaltet, sodass mit nur einem endoskopischen Instrument mehrere unterschiedliche Endeffektoren verwendet werden können.According to the invention, an end effector or a coupling for the end effector is arranged on the drive unit, or the coupling for a drive unit, remote from the distal end of the endoscopic instrument. The end effector may be, for example, a gripper, a pair of scissors or the like. Equally conceivable, however, is to provide an optic as the end effector, by means of which the surgical site can be observed. Alternatively, the end effector is a particular diagnostic sensor such as an ultrasonic sensor. If a coupling is provided for an end effector, the end effector is made removable, so that several different end effectors can be used with only one endoscopic instrument.

Erfindungsgemäß sind die Abschnitte durch die Gelenkmechanismen unabhängig voneinander krümmbar und/oder knickbar. Ein krümmbarer Abschnitt weist dabei eine deterministische Krümmung auf und insbesondere einen Radius, wobei die Krümmung des krümmbaren Abschnittes vorzugsweise vom Anfang des krümmbaren Abschnitts bis zum Ende des krümmbaren Abschnitts im Wesentlichen konstant bleibt, sodass der krümmbare Abschnitt insbesondere im Wesentlichen einem Kreisbogensegment folgt. Bei einem knickbaren Abschnitt wird hingegen kein kontinuierlicher Verlauf vom Anfang des knickbaren Abschnitts zum Ende des knickbaren Abschnitts gewährleistet. Vielmehr wird durch den Gelenkmechanismus des knickbaren Abschnitts insbesondere um eine einzelne Drehachse abgewinkelter Verlauf erzeugt. Die Knickungen erfolgen ebenfalls deterministisch. Insbesondere müssen dabei die einzelnen Abschnitte nicht gleich lang sein. Vorzugsweise sind jedoch die krümmbaren Gelenkmechanismen identisch ausgebildet und somit gleichlang und zusätzlich oder alternativ sind vorzugsweise die knickbaren Abschnitte identisch ausgebildet. According to the invention, the sections can be bent and / or bent independently of one another by the hinge mechanisms. In this case, a curvable section has a deterministic curvature, and in particular a radius, wherein the curvature of the curvable section preferably remains substantially constant from the beginning of the curvable section to the end of the curvable section, so that the curvable section substantially follows in particular a circular arc segment. By contrast, in the case of a bendable section, a continuous course from the beginning of the bendable section to the end of the bendable section is not ensured. Rather, in particular an angle of rotation about an individual axis of rotation is generated by the articulated mechanism of the bendable section. The buckling also takes place deterministically. In particular, the individual sections do not have to be the same length. Preferably, however, the bendable joint mechanisms are identically formed and thus the same length and, in addition or alternatively, preferably the bendable portions are formed identically.

Somit ist erfindungsgemäß durch eine sinnvolle Kaskadierung mehrerer krümmender bzw. knickender Abschnitte mit entsprechenden krümmenden bzw. knickenden Gelenkmechanismen eine größere Variabilität beim Führen eines endoskopischen Instruments gegeben. Die Kaskadierung erlaubt dabei neue Einsatzgebiete in der MIC durch das Umgreifen von Strukturen, wie dem Herz oder dem Peritonealsack, was Operationen durch andere schonendere Zugänge im Verglich zur derzeit praktizierten Technik erst ermöglicht. Dies erlaubt auch das Operieren an der Herzhinterwand bei geschlossenem Thorax, eine Operation, die bisher ausschließlich der offenen Chirurgie vorbehalten ist. Dies begründet sich z.B. mit der Tatsache, dass zum Erreichen der Herzhinterwand Zugänge durch den Rücken (auch im minimal invasiven Falle), speziell wegen der Gefahr der Verletzung von aus dem Rückenmark ausstrahlenden Nervenbahnen sowie der sensiblen Rückenmuskulatur, nicht möglich sind. Das Herz ist chirurgisch nur durch Zugänge von vorn oder seitlich zu erreichen, für Operationen an der Herzhinterwand muss das Organ bei eröffnetem Thorax aus der Herzhöhle heraus luxiert werden. Durch das erfindungsgemäße endoskopische Instrument kann das Organ umgriffen werden, und somit Instrumente von vorn oder seitlich hinter das Organ gebracht werden, um dort operieren zu können, wobei auf eine Luxation bzw. auf die traumatisierende offene Methodik verzichtet werden kann. Thus, according to the invention, greater variability in guiding an endoscopic instrument is provided by a meaningful cascading of a plurality of curving or buckling sections with corresponding curving or bending joint mechanisms. The cascading allows new applications in the MIC by embracing structures such as the heart or the peritoneal sac, which allows operations by other gentler approaches in comparison to the currently practiced technique. This also allows surgery on the posterior wall of the heart with the thorax closed, an operation previously reserved for open surgery only. This is due, e.g. with the fact that accesses through the back (even in the minimally invasive case), especially due to the risk of injury to nerves radiating from the spinal cord as well as the sensitive back muscles, are not possible to reach the heart's posterior wall. The heart can be reached surgically only by access from the front or the side, for operations on the back of the heart, the organ must be dislocated out of the heart cavity when the thorax is opened. By means of the endoscopic instrument according to the invention, the organ can be encompassed, and thus instruments can be brought from the front or the side behind the organ in order to be able to operate there, whereby dislocation or traumatic open methodology can be dispensed with.

Eine weitere Anwendungsmöglichkeit sind degenerative Bandscheibenerkrankungen, z.B. mit Schmerzen in Rücken und Beinen, die eine operative Versteifung von Wirbelsäulensegmenten (Spondylodese) erforderlich machen. Die Versteifung kann vom Rücken her (PLIF = posterior lumbar interbody fusion) oder vom Bauch her (ALIF = anterior lumbar interbody fusion) erfolgen. Eine Versteifung kann einerseits durch (teilweises) Ausräumen der Bandscheibe sowie Implantation eines Distanzhalters (Cage) gefüllt mit Knochenmaterial erfolgen, wobei das Knochenmaterial den Bandscheibenspalt über Wochen bis Monate auffüllen und die benachbarten Wirbelkörper knöchern versteifen wird. Andererseits können in die Wirbelkörper Halterungen geschraubt werden, die mit längs der Wirbelsäule verlaufenden Stäben (Harrington-Stäbe) verbunden und damit versteift werden (Fixateur interne). Auch eine Kombination beider Verfahren ist möglich. Vorteil der ALIF ist, dass die Rückenmuskulatur sowie die Innervierung des Rückens unverletzt bleiben. Außerdem ist das Anwachsverhalten des Knochenmaterials durch die höhere Kompression an der Vorderseite der Wirbelsäule besser. Von vorn können auch größere Cages implantiert werden, die eine bessere Primärstabilität versprechen. Die Anlage eines Fixateur interne ist allerdings von anterior (noch) nicht möglich. Der erforderliche chirurgische Zugang von ventral hat eine Länge von immerhin 7–15 cm. Wegen des vertikalen Verlaufs des bauchseitigen Rückenmuskels muss dieser bei der ALIF nicht durchtrennt werden, sondern kann beiseitegeschoben werden. Ebenso kann der Peritonealsack für den anterioren Zugang geschlossen bleiben, muss aber beiseitegeschoben und teils umgriffen werden. Transperitoneale Zugänge mit Eröffnung des Peritonealsacks werden wegen häufiger zusätzlicher visceraler Komplikationen nur selten gelegt. Endoskopische ALIF-Zugänge wurden in der Vergangenheit versucht, wegen des Risikos einer Verletzung der direkt der Wirbelsäule anliegenden großen Gefäße (Aorta bzw. Vena cava) aber aufgegeben. Häufig wird die ALIF in Kooperation mit Gefäßchirurgen durchgeführt, die zunächst die großen Gefäße mobilisieren. Nach Beiseiteschieben der großen Gefäße kann die Bandscheibe ausgeräumt und der Cage sowie das Knochenmaterial eingebracht werden. Durch das erfindungsgemäße endoskopische Instrument, welches Abschnitte aufweist, die unabhängig voneinander krümmbar oder knickbar sind, ist eine Operation der Bandscheiben vom Bauch her möglich, wobei die Mobilisierung großer Gefäße nicht mehr erforderlich ist, da diese umgriffen werden können. Auch eine Eröffnung des Peritonealsacks kann vermieden werden, da auch dieser durch das erfindungsgemäße endoskopische Instrument umgriffen werden kann.Another possible application is degenerative disc disease, for example, with pain in the back and legs, which require surgical stiffening of spinal segments (spinal fusion). The stiffening can be done from the back (PLIF = posterior lumbar interbody fusion) or from the abdomen (ALIF = anterior lumbar interbody fusion). A stiffening can on the one hand by (partial) clearing out of the disc and implantation of a spacer (Cage) filled with bone material, wherein the bone material fill the intervertebral disc gap over weeks to months and the adjacent vertebral body will bony stiffen. On the other hand, holders can be screwed into the vertebral bodies, which are connected and stiffened with rods extending along the spine (Harrington rods) (internal fixator). A combination of both methods is possible. The advantage of the ALIF is that the back muscles and the innervation of the back remain uninjured. In addition, the growth behavior of the bone material is better due to the higher compression on the front of the spine. From the front, larger cages can be implanted, which promise a better primary stability. The installation of an internal fixator, however, is not (yet) possible from anterior. The required surgical access from ventral has a length of at least 7-15 cm. Because of the vertical course of the abdominal back muscle, this does not have to be severed in the ALIF, but can be pushed aside. Similarly, the peritoneal sac may remain closed for the anterior approach, but must be pushed aside and partially grasped. Transperitoneal approaches with opening of the peritoneal sac are rarely performed because of frequent additional visceral complications. Endoscopic ALIF approaches have been attempted in the past, but abandoned because of the risk of injury to the large vessels directly adjacent to the spine (aorta or vena cava). ALIF is often performed in cooperation with vascular surgeons who first mobilize the large vessels. After pushing aside the large vessels, the intervertebral disc can be cleared and the cage and the bone material introduced. By means of the endoscopic instrument according to the invention, which has sections which can be bent or bent independently of one another, an operation of the intervertebral discs is possible from the abdomen, the mobilization of large vessels no longer being necessary since they can be grasped. An opening of the peritoneal sac can also be avoided, since this too can be encompassed by the endoscopic instrument according to the invention.

Insbesondere weist das endoskopische Instrument mindestens einen krümmbaren Abschnitt auf. Vorzugsweise sind alle Abschnitte krümmbar. Da hierbei auf knickbare Abschnitte verzichtet wird, verläuft eine neutrale Faser entlang des gesamten endoskopischen Instruments vom proximalen zum distalen Ende, durch die beispielsweise eine optische Faser geführt werden kann, sodass am distalen Ende als Endeffektor eine Optik vorgesehen werden kann. Hierdurch ist es möglich mit der Optik ebenfalls Organe zu umgreifen und hinter diese zu blicken oder mit der Optik deterministisch Hohlorganen zu folgen, ohne sich an den Hohlorganen selbst abzustützen, was zu Druckschäden an diesen Organen führen würde.In particular, the endoscopic instrument has at least one bendable section. Preferably, all sections are bendable. Since there is no need for bendable sections, a neutral fiber runs along the entire endoscopic instrument from the proximal to the distal end, through which, for example, an optical fiber can be guided so that an optic can be provided at the distal end as the end effector. This makes it possible with the optics also to encompass organs and look behind them or deterministically follow the optics with the optic organs, without supporting themselves on the hollow organs themselves, which would lead to pressure damage to these organs.

Insbesondere kann der zum Endeffektor oder der Kopplung für den Endeffektor weisende letzte distale Abschnitt knickbar ausgebildet sein. Hierbei wird eine größere Beweglichkeit des Endeffektors erreicht auf möglichst kleinem Raum. Da knickbare Abschnitte einen geringen Raumbedarf zum Durchführen ihrer Bewegung aufweisen, ist es besonders vorteilhaft den letzten Abschnitt knickbar auszugestalten, da hier einerseits für die Operation eine hohe Beweglichkeit des Endeffektors gewährleistet werden muss und andererseits nur ein geringer Raum für Bewegungen zur Verfügung steht. In particular, the last distal section pointing towards the end effector or the coupling for the end effector can be made bendable. Here, a greater mobility of the end effector is achieved in the smallest possible space. Since kinkable sections have a small space required to carry out their movement, it is particularly advantageous to make the last section kinkable, since on the one hand for the operation a high mobility of the end effector must be ensured and on the other hand, only a small space for movements available.

Bevorzugt weist das endoskopische Instrument ausschließlich ausgehend von der Antriebseinheit oder der Kopplung für eine Antriebseinheit in dieser Reihenfolge mindestens zwei krümmende Abschnitte und einen knickbaren Abschnitt auf. Jeder weitere krümmende Abschnitt erweitert hierbei die intrakorporale Beweglichkeit des endoskopischen Instruments. Wie oben bereits beschrieben, erweitert ein distal angeordneter knickender Abschnitt die Beweglichkeit am Operationssitus. Preferably, the endoscopic instrument has at least two curved sections and one bendable section exclusively in this sequence, starting exclusively from the drive unit or the coupling for a drive unit. Each further curved section extends the intracorporeal mobility of the endoscopic instrument. As described above, a distally located kinking section extends the range of motion at the surgical site.

Vorzugsweise ist ein Sensor vorgesehen, der distal angeordnet ist. Durch die distale Anordnung des Sensors werden Einflüsse auf die Messung vermieden, die nicht direkt aus dem interessierenden Operationsgebiet stammen. Vorzugsweise ist dabei jedoch der Sensor ausgehend von der Antriebseinheit oder der Kopplung für eine Antriebseinheit vor dem ersten knickbaren Abschnitt angeordnet, da es nicht möglich ist, durch einen knickbaren Abschnitt eine dauerfeste optische oder elektrische Verbindung herzustellen. Insbesondere weisen die knickbaren Abschnitte keine neutrale Faser auf, durch welche Kabel oder optische Fasern als Anschluss für den Sensor geführt werden können und vor einer Abknickung geschützt werden. Somit wird, insbesondere bei der Ausbildung des endoskopischen Instruments in der der letzte, distale Abschnitt als knickender Abschnitt ausgebildet ist, der Sensor maximal distal angeordnet, insbesondere handelt es sich bei dem Sensor um einen Positionssensor zur Erfassung der Position des Endeffektors. Vorzugsweise handelt es sich jedoch bei dem Sensor um einen Kraft-/Momentsensor, wobei durch die distale Anordnung insbesondere vor dem ersten knickbaren Abschnitt gleichzeitig eine dauerfeste Anbindung des Positionssensors und/oder Kraft-/Momentsensors an die Antriebseinheit gewährleistet ist. Alternativ hierzu kann es sich bei dem Sensor um einen diagnostischen Sensor wie z. B. einen Ultraschallsensor handeln. Preferably, a sensor is provided which is arranged distally. The distal arrangement of the sensor avoids influences on the measurement that are not directly derived from the surgical field of interest. Preferably, however, the sensor is arranged starting from the drive unit or the coupling for a drive unit in front of the first bendable section, since it is not possible to produce a durable optical or electrical connection by means of a bendable section. In particular, the kinkable sections have no neutral fiber, through which cables or optical fibers can be guided as a connection for the sensor and are protected from kinking. Thus, especially in the formation of the endoscopic instrument in which the last, distal portion is formed as a kinking portion, the sensor is arranged at a maximum distally, in particular, the sensor is a position sensor for detecting the position of the end effector. Preferably, however, the sensor is a force / torque sensor, wherein a permanent connection of the position sensor and / or force / torque sensor to the drive unit is ensured by the distal arrangement, in particular in front of the first bendable portion. Alternatively, it may be the sensor to a diagnostic sensor such. B. act an ultrasonic sensor.

Insbesondere weist die Antriebseinheit mindestens einen Abtrieb pro Gelenkmechanismus bzw. Krümmungs- oder Knickungsebene auf. Hierdurch wird ein deterministisches Verhalten der einzelnen Gelenkmechanismen gewährleistet, sodass ein präzises Ansteuern des Endeffektors zum Operationsgebiet hin gewährleistet ist. Gleichzeitig kann die Ansteuerung des endoskopischen Instruments robotergesteuert erfolgen, insbesondere deshalb, weil die Kinematik deterministisches Verhalten aufweist. Für eine optionale, zusätzliche Verbesserung der Positionierungsqualität kann eine interne Krümmungssensorik insbesondere ausgebildet als Positionssensor auf Gelenkebene integriert werden. Außerdem ist es möglich, diagnostische Sensoren am distalen Instrumentenende so zu integrieren, dass deren Kabelbzw. Faseranbindung dauerfest gekrümmt (nicht geknickt) wird, insbesondere ausgebildet als Kraft-/Moment-Sensor für Interaktionskräfte zwischen Roboter und Gewebe oder als Ultraschallsensor für Gewebeuntersuchungen.In particular, the drive unit has at least one output per joint mechanism or curvature or buckling plane. hereby a deterministic behavior of the individual joint mechanisms is ensured, so that a precise control of the end effector is guaranteed to the operation area out. At the same time, the control of the endoscopic instrument can be robot-controlled, in particular because the kinematics have deterministic behavior. For an optional, additional improvement of the positioning quality, an internal curvature sensor system, in particular, can be integrated as a position sensor on the joint plane. In addition, it is possible to integrate diagnostic sensors at the distal end of the instrument so that their Kabelbzw. Fiber connection permanently bent (not kinked) is, in particular designed as a force / moment sensor for interaction forces between robot and tissue or as an ultrasonic sensor for tissue examinations.

Insbesondere weist die Antriebseinheit eine Vielzahl von Antrieben auf, wobei jeder Antrieb mit maximal einem Gelenkmechanismus verbunden ist, um diesen anzutreiben. Hierdurch wird ein gezieltes Ansteuern der einzelnen Gelenkmechanismen gewährleistet, was zu einem deterministischen Verhalten des endoskopischen Instruments und der Bewegung des endoskopischen Instruments führt. In particular, the drive unit has a plurality of drives, wherein each drive is connected to a maximum of one hinge mechanism in order to drive it. This ensures targeted activation of the individual joint mechanisms, which leads to a deterministic behavior of the endoscopic instrument and the movement of the endoscopic instrument.

Insbesondere weist der knickbare Gelenkmechanismus, welcher die knickbaren Abschnitte definiert, genau ein Gelenk auf. Dieses kann ausgebildet sein als Kardangelenk, als Drehgelenk, als Kugelgelenk, als Sattelgelenk oder als Scharniergelenk oder dergleichen. Hierbei weist der knickbare Gelenkmechanismus ein Gelenk auf, welches um eine Achse beweglich ausgebildet ist oder alternativ hierzu ein Gelenk auf, welches um mehr als eine Achse beweglich ausgebildet ist. In particular, the foldable hinge mechanism, which defines the bendable sections, exactly one joint. This can be designed as a universal joint, as a swivel joint, as a ball joint, as a saddle joint or as a hinge joint or the like. In this case, the bendable joint mechanism has a joint which is designed to be movable about an axis or, alternatively, to a joint which is designed to be movable about more than one axis.

Der krümmbare Gelenkmechanismus weist insbesondere mehrere über Hauptgelenke miteinander verbundene in der Reihe angeordnete Glieder auf. Darüber hinaus weist der krümmbare Gelenkmechanismus Verbindungselemente auf, die jeweils ein Glied mit dem übernächsten Glied verbinden. In particular, the foldable hinge mechanism has a plurality of links arranged in series via main joints. In addition, the foldable hinge mechanism has connecting elements, each connecting one link to the next but one link.

Insbesondere weist der krümmbare Gelenkmechanismus mehrere zueinander in zwei Freiheitsgraden verschwenkbare Glieder auf. Die Glieder sind insbesondere kettenartig angeordnet. Die Hauptgelenke sind insbesondere derart aufgebaut, dass sie zwei sich vorzugsweise kreuzende Schwenkachsen zur Ausbildung je eines der beiden Freiheitsgrade aufweisen. Dabei wird vorzugsweise die eine Achse in einem Glied geführt und die zweite Achse im benachbarten Glied geführt. Insbesondere sind die jeweils an einem Glied vorgesehenen Schwenkachsen zueinander parallel. Die Schwenkachse des unmittelbar benachbarten Gliedes ist senkrecht zu diesen Schwenkachsen. Insbesondere sind die Schwenkachsen benachbarter Glieder eines kettenartigen Gelenkmechanismusses zyklisch jeweils um 90° gedreht bzw. zyklisch abwechselnd orientiert. Bspw. sind die Schwenkachsen jedes zweiten Gliedes horizontal ausgerichtet, während die Schwenkachsen der jeweils dazwischen angeordneten Glieder vertikal angeordnet sind. Ferner sind jeweils zwei Glieder des krümmbaren Gelenkmechanismusses über Verbindungselemente miteinander verbunden. Durch Vorsehen der Verbindungselemente erfolgt eine deterministische Zwangsführung sämtlicher Glieder des krümmbaren Gelenkmechanismusses. Durch ein derartiges deterministisches Abwinkeln der einzelnen Glieder ist ein sehr präzises Führen eines am distalen Ende des Gelenkmechanismusses angebrachten funktionalen Endes, insbesondere im Körperinneren beim Einsatz in der minimal invasiven Chirurgie, möglich. In particular, the bendable joint mechanism has a plurality of links pivotable relative to one another in two degrees of freedom. The links are arranged in particular like a chain. The main joints are in particular constructed in such a way that they have two pivot axes which preferably cross each other for the purpose of forming one of the two degrees of freedom. In this case, preferably one axis is guided in one member and the second axis is guided in the adjacent member. In particular, each provided on a member pivot axes are parallel to each other. The pivot axis of the immediately adjacent member is perpendicular to these pivot axes. In particular, the pivot axes of adjacent links of a chain-like joint mechanism are cyclically rotated by 90 ° and cyclically alternately oriented. For example. For example, the pivot axes of each second link are horizontally aligned while the pivot axes of the links therebetween are vertically aligned. Furthermore, in each case two members of the bendable Gelenkmechanismusses are connected to each other via connecting elements. By providing the connecting elements, there is a deterministic forced guidance of all members of the bendable joint mechanism. By such a deterministic bending of the individual limbs, a very precise guiding of a functional end attached to the distal end of the joint mechanism, in particular in the interior of the body when used in minimally invasive surgery, is possible.

Vorzugsweise sind die Verbindungselemente derart angeordnet, dass jeweils ein Glied mit dem übernächsten Glied verbunden ist, sodass ein dazwischen angeordnetes Glied überbrückt ist. Bevorzugt ist es ferner, dass zwei Verbindungselemente ein Verbindungselemente-Paar ausbilden. Das Verbindungselemente-Paar, das insbesondere mindestens zwei Verbindungselemente aufweist, ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass durch die Verbindungselemente vorzugsweise zwei identische Glieder miteinander verbunden werden. Erste Enden der beiden Verbindungselemente sind somit mit ein und demselben Glied und zweite Enden mit ein und demselben anderen Glied verbunden, so dass sich die beiden Verbindungselemente zwischen zwei Gliedern erstrecken. Preferably, the connecting elements are arranged such that in each case one member is connected to the next but one member, so that a member arranged therebetween is bridged. It is further preferred that two connecting elements form a pair of connecting elements. The connecting element pair, which in particular has at least two connecting elements, is preferably designed such that preferably two identical links are connected to one another by the connecting elements. First ends of the two connecting elements are thus connected to one and the same member and second ends connected to one and the same other member, so that the two connecting elements extend between two members.

Alternativ weist der krümmbare Gelenkmechanismus mehrere zueinander in zwei Freiheitsgraden verschwenkbare Glieder auf. Die Glieder sind insbesondere kettenartig angeordnet, wobei zwischen benachbarten Gliedern Gelenkelemente vorgesehen sind. Ferner weist der Gelenkmechanismus erste und zweite Verbindungselemente auf. Die ersten Verbindungselemente sowie die zweiten Verbindungselemente dienen dazu, zueinander benachbarte Glieder miteinander zu verbinden. Erfindungswesentlicher Aspekt besteht hierbei darin, dass die ersten Verbindungselemente zu den zweiten Verbindungselementen in unterschiedlichen Ebenen angeordnet sind. Da die ersten und zweiten Verbindungselemente in zwei Ebenen angeordnet sind, ist eine Zwangsführung der Abwinklung in zwei Ebenen über alle Gelenke realisiert. Hierbei ist es bevorzugt, dass die beiden Ebenen senkrecht zueinander stehen. Insbesondere bilden das erste Verbindungselement und das zweite Verbindungselement jeweils ein Verbindungselemente-Paar. Die beiden Verbindungselemente, die jeweils eine Ebene definieren, sind derart angeordnet, dass die Ebenen einen Winkel zueinander ausbilden, insbesondere senkrecht aufeinander stehen. Das Verbindungselemente-Paar, das insbesondere zwei Verbindungselemente aufweist, ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass durch die Verbindungselemente zwei identische Glieder miteinander verbunden werden. Erste Enden der beiden Verbindungselemente sind somit mit ein und demselben Glied und zweite Enden mit ein und demselben anderen Glied verbunden, so dass sich die beiden Verbindungselemente zwischen zwei Gliedern erstrecken. Alternatively, the foldable hinge mechanism has a plurality of links pivotable in two degrees of freedom. The links are arranged in particular like a chain, wherein joint elements are provided between adjacent links. Furthermore, the hinge mechanism on first and second connecting elements. The first connecting elements and the second connecting elements serve to connect adjacent members with each other. An aspect which is essential to the invention here is that the first connecting elements to the second connecting elements are arranged in different planes. Since the first and second connecting elements are arranged in two planes, a positive guidance of the angling is realized in two planes over all joints. It is preferred that the two planes are perpendicular to each other. In particular, the first connection element and the second connection element each form a connection element pair. The two connecting elements, each defining a plane, are arranged such that the planes form an angle to each other, in particular perpendicular to each other stand. The pair of connecting elements, which in particular has two connecting elements, is preferably designed such that two identical links are connected to one another by the connecting elements. First ends of the two connecting elements are thus connected to one and the same member and second ends connected to one and the same other member, so that the two connecting elements extend between two members.

Die Verbindungselemente sind vorzugsweise gelenkig mit den Gliedern verbunden. Insbesondere handelt es sich hierbei um ein Kugelgelenk.The connecting elements are preferably hingedly connected to the links. In particular, this is a ball joint.

Insbesondere sind die Verbindungselemente-Paare derart angeordnet, dass sie ein Glied jeweils mit dem übernächsten Glied verbinden. Zwischen zwei über ein Verbindungselemente-Paar miteinander verbundenen Gliedern ist somit ein weiteres Glied angeordnet. Auch dieses dazwischenliegende Glied ist vorzugsweise über ein weiteres Verbindungselemente-Paar wiederum mit dem übernächsten Glied verbunden. Hierdurch entsteht eine Überlappung von Verbindungselemente-Paaren, die jeweils übernächste Glieder miteinander verbinden.In particular, the connecting element pairs are arranged such that they each connect a member to the next-but-one member. Between two via a pair of connecting elements interconnected links thus another member is arranged. Also, this intermediate member is preferably connected via another pair of fasteners turn to the next-but-one member. This creates an overlap of pairs of connecting elements, each of which connects the next but one links.

Alternativ weist der krümmbare Gelenkmechanismus mehrere bevorzugt konstruktiv in den Abmessungen identische miniaturisierte Elemente auf, wobei diese Elemente nur aus zwei Bauteilen, einer Koppel und einer Schwinge, bestehen. Die Elemente sind dabei so aneinander gekoppelt, dass bei einer Schwenkung alle diese Elemente eine ähnliche Bewegung vollführen. Bei einer Krümmung von zwei aufeinander folgenden Elementen ist das erste Element um einen Winkel φ ausgelenkt gegenüber seiner Nullposition bzw. der Position in unausgelenkten Zustand. Durch die Zwangsbewegung erzeugt durch die Koppel, ist das zweite Element gegenüber dem ersten Element ebenfalls um einen Winkel φ ausgelenkt, sodass sich durch die zwei gekrümmten Elemente insgesamt eine Auslenkung ψ ergibt, welche gerade im Wesentlichen dem Doppelten des Winkels φ entspricht. Bei einem Gelenkmechanismus mit mehr als zwei Elementen addieren sich die im Wesentlichen identischen Winkel φ auf, wodurch die Krümmung des krümmbaren Gelenkmechanismus erzeugt wird. Die Winkel können jedoch auch unterschiedlich sein, sind jedoch bestimmt. Alternatively, the foldable hinge mechanism has a plurality of preferably miniaturized elements of identical design dimensions, these elements consisting of only two components, a coupling and a rocker. The elements are coupled to each other so that when pivoting all these elements perform a similar movement. With a curvature of two successive elements, the first element is deflected by an angle φ with respect to its zero position or the position in undeflected state. As a result of the forced movement generated by the coupling, the second element is also deflected relative to the first element by an angle φ, so that a total deflection ψ results by the two curved elements, which corresponds to substantially twice the angle φ. In a hinge mechanism with more than two elements, the substantially identical angles φ add up, thereby producing the curvature of the bendable hinge mechanism. However, the angles may be different, but are determined.

Vorzugsweise sind die Gelenkmechanismen der krümmenden Abschnitte ausgebildet wie in der DE 10 2011 107 510.4 , der DE 10 2012 220 666.3 und/oder der DE 43 03 311 ausgebildet. Preferably, the hinge mechanisms of the bending portions are formed as in FIG DE 10 2011 107 510.4 , of the DE 10 2012 220 666.3 and / or the DE 43 03 311 educated.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen näher erläutert. The invention will be explained in more detail below with reference to preferred embodiments.

Es zeigen:Show it:

1 drei mögliche Ausführungsformen des erfindungsgemäßen endoskopischen Instruments in einer schematisch dargestellten Operationssituation, 1 three possible embodiments of the endoscopic instrument according to the invention in a schematically illustrated surgical situation,

2 eine schematische Darstellung eines krümmenden Gelenkmechanismusses 2 a schematic representation of a curving Gelenkmechanismusses

3 eine alternative Ausgestaltung eines Gelenks mit drei Freiheitsgraden zwischen einem Verbindungselement und einem Glied, bei dem krümmenden Gelenkmechanismus der 2 und 3 an alternative embodiment of a joint with three degrees of freedom between a connecting element and a member, in the curving hinge mechanism of the 2 and

4 eine alternative Ausführungsform eines krümmenden Gelenkmechanismusses. 4 an alternative embodiment of a curving Gelenkmechanismusses.

1 zeigt drei erfindungsgemäße endoskopische Instrumente 10, 12, 14, dabei weisen die endoskopischen Instrumente 10, 12 jeweils eine Antriebseinheit 16 sowie einen Endeffektor 18 auf. Die endoskopischen Instrumente 10, 12, 14 weisen einen extrakorporalen proximalen Teil, sowie einen intrakorporalen distalen Teil auf, welcher durch Öffnungen 20, 22, 24 in den Körper des Patienten eingeführt werden. Möglich ist hierbei auch, dass alle drei endoskopischen Instrumente im Rahmen der Single Port Chirurgie durch lediglich eine Öffnung in der Körperoberfläche in den Körper eingeführt werden. 1 shows three endoscopic instruments according to the invention 10 . 12 . 14 , showing the endoscopic instruments 10 . 12 one drive unit each 16 and an end effector 18 on. The endoscopic instruments 10 . 12 . 14 have an extracorporeal proximal part, as well as an intracorporeal distal part which passes through openings 20 . 22 . 24 be introduced into the body of the patient. It is also possible here that all three endoscopic instruments are introduced into the body as part of the single-port surgery through only one opening in the body surface.

Die endoskopischen Instrumente 10, 12, 14 weisen mehrere krümmbare Abschnitte 26 auf, die hintereinander und aneinander anschließend angeordnet sind. Die Grenzen der einzelnen Abschnitte sind in 1 schematisch als gestrichelte Linie 25 dargestellt. Das Ende des ersten krümmbaren Abschnitts ist dabei unmittelbar mit dem Anfang des zweiten krümmbaren Abschnitts verbunden. Durch die krümmbaren Abschnitte 26, welche nicht dargestellte krümmbare Gelenkmechanismen aufweisen, kann ein Organ 28 oder eine ähnliche Struktur, die intakt bleiben soll, bei dem es sich beispielsweise um das Herz oder den Peritonealsack handelt, vollständig umgriffen werden, sodass auf der Seite des Organs 28 oder der Struktur operiert werden kann, welche den Öffnungen 20, 22, 24 gegenüber liegt. Gleichzeitig ist es möglich durch die krümmenden Abschnitte 26 einem Hohlorgan 30, wie beispielsweise der Speiseröhre, dem Darm oder einem Gefäß zu folgen, um zum Organ 28 zu gelangen. Hierbei ist die Belastung durch ein beim Stand der Technik erforderliches Abstützen am Hohlorgan für das Hohlorgan durch die deterministische Krümmung des endoskopischen Instruments gering gehalten. The endoscopic instruments 10 . 12 . 14 have several curvilinear sections 26 on, which are arranged one behind the other and adjacent to each other. The boundaries of each section are in 1 schematically as a dashed line 25 shown. The end of the first curvable portion is connected directly to the beginning of the second curvable portion. Through the bendable sections 26 , which have not shown curvable joint mechanisms, can be an organ 28 or a similar structure that is to remain intact, such as the heart or the peritoneal sac, are completely encompassed so that on the side of the organ 28 or the structure can be operated, which the openings 20 . 22 . 24 is opposite. At the same time it is possible through the curving sections 26 a hollow organ 30 , such as the esophagus, the intestine or a vessel to follow, to the organ 28 to get. Here, the burden is kept low by a required in the prior art supporting the hollow organ for the hollow organ by the deterministic curvature of the endoscopic instrument.

Das endoskopische Instrument 12 weist einen distal angeordneten knickenden Abschnitt 32 auf, welcher sich unmittelbar an den letzten distalen krümmenden Abschnitt 26 anschließt. Durch den knickenden Abschnitt 32, welcher distal angeordnet ist, wird eine größere Beweglichkeit des Endeffektors 18 gewährleistet. The endoscopic instrument 12 has a distally disposed kinking section 32 which is located immediately adjacent to the last distal curving section 26 followed. Through the kinking section 32 which is located distally, becomes a greater mobility of the end effector 18 guaranteed.

Die endoskopischen Instrumente 10, 12 weisen distal angeordnete Sensoren 34 auf. Bei den Sensoren 34 handelt es sich beispielsweise um Kraft-/Momentsensoren oder eine diagnostische Sensorik. Diese Sensoren 34 sind so weit wie möglich distal angeordnet, um eine möglichst präzise Erfassung am Operationssitus zu gewährleisten und indirekt Einflüsse auf die Messung zu verhindert. Während im endoskopischen Instrument 10 eine neutrale Faser von der Antriebseinheit bis zum Endeffektor existiert, durch die die optischen oder elektrischen Anschlüsse des Sensors 34 geführt werden können, weist das endoskopische Instrument 12 einen knickenden Abschnitt 32, der distal angeordnet ist, auf. Dabei ist der Sensor 34 im endoskopischen Instrument 12 ausgehend von der Antriebseinheit 16 unmittelbar vor dem knickenden Abschnitt bzw. unmittelbar vor dem knickenden Gelenkmechanismus angeordnet, sodass trotz Vorsehen eines knickenden Abschnitts eine dauerfeste Anbindung des Sensors 34 durch ein Kabel oder eine optische Faser erfolgen kann. The endoscopic instruments 10 . 12 have distally located sensors 34 on. With the sensors 34 For example, these are force / moment sensors or diagnostic sensors. These sensors 34 are arranged distally as far as possible in order to ensure as precise a detection as possible at the surgical site and to prevent indirect influences on the measurement. While in the endoscopic instrument 10 a neutral fiber exists from the drive unit to the end effector, through which the optical or electrical terminals of the sensor 34 can be guided, has the endoscopic instrument 12 a kinking section 32 which is located distally on. Here is the sensor 34 in the endoscopic instrument 12 starting from the drive unit 16 arranged immediately before the buckling section or immediately before the buckling hinge mechanism, so that despite providing a buckling section a permanent connection of the sensor 34 can be done by a cable or an optical fiber.

Das endoskopische Instrument 14 ist als optisches endoskopisches Instrument ausgebildet, welches wiederum eine Vielzahl von krümmbaren Abschnitten 26 aufweist. Der Endeffektor ist jedoch als Optik 36 ausgebildet. Durch das Vorsehen der Vielzahl an krümmbaren Abschnitten 26 ist es möglich, durch das optische endoskopische Instrument 14 hinter das Organ 28 zu gelangen und dort den Operationssitus zu beobachten. The endoscopic instrument 14 is designed as an optical endoscopic instrument, which in turn has a plurality of foldable sections 26 having. The end effector, however, is as an optic 36 educated. By providing the plurality of bendable sections 26 It is possible through the optical endoscopic instrument 14 behind the organ 28 to get there and to observe the operation site.

In dem dargestellten schematischen ersten Ausführungsbeispiel in 2 eines krümmbaren Gelenkmechanismusses ist ein erstes Glied 110 als ortsfest dargestellt. An einem distalen Glied 112 können nicht dargestellte Endeffektoren und/oder Sensoren angeordnet sein. Wie durch die Pfeile 114, 116 dargestellt, ist der Gelenkmechanismus und somit das distale Glied 112 in zwei Ebenen verschwenkbar. Ein Verschwenken kann um die y-Achse gemäß Pfeil 114 oder um die z-Achse gemäß Pfeil 116 erfolgen. Wird gleichzeitig um beide Achsen verschwenkt, so ergibt sich eine Krümmung im Raum. Zwischen den beiden Gliedern 110, 112 kann eine Vielzahl von Einzelgliedern angeordnet sein. Hierbei handelt es sich um in ihrer Ausrichtung abwechselnd angeordnete Glieder 118, 120, wobei insbesondere auch eine größere Anzahl als die dargestellte Anzahl von drei Gliedern vorgesehen sein kann. Die Glieder 118, 120 sind jeweils über Hauptgelenke 122 miteinander verbunden. Jedes der Hauptgelenke 122 weist zwei Schwenkachsen 124, 126 auf. Die Schwenkachsen 124, 126 stehen jeweils senkrecht zueinander, wobei im dargestellten Ausführungsbeispiel die Schwenkachsen 124 jeweils in z-Richtung und die Schwenkachsen 126 in y-Richtung verlaufen. Die Schwenkachsen 124 oder 126 eines Glieds 118 oder 120 sind jeweils parallel zueinander ausgerichtet. In the illustrated schematic first embodiment in 2 a bendable Gelenkmechanismusses is a first member 110 shown as stationary. At a distal limb 112 Not shown end effectors and / or sensors may be arranged. As by the arrows 114 . 116 is the hinge mechanism and thus the distal limb 112 swiveling in two levels. Pivoting can be done around the y-axis according to arrow 114 or around the z-axis as indicated by the arrow 116 respectively. If it is simultaneously pivoted about both axes, the result is a curvature in space. Between the two limbs 110 . 112 can be arranged a plurality of individual links. These are alternately arranged members in their orientation 118 . 120 In particular, a larger number than the illustrated number of three members may be provided. The limbs 118 . 120 are each about main joints 122 connected with each other. Each of the main joints 122 has two pivot axes 124 . 126 on. The pivot axes 124 . 126 are each perpendicular to each other, wherein in the illustrated embodiment, the pivot axes 124 each in z-direction and the pivot axes 126 in the y direction. The pivot axes 124 or 126 of a limb 118 or 120 are each aligned parallel to each other.

Die Schenkachsen der einzelnen Glieder 118, 120 sind somit zyklisch abwechselnd um +/–90° gedreht. Dies gilt auch bzgl. des ersten Gliedes 110 bzw. des letzten Gliedes 120 der Kette, wobei es sich hierbei jeweils um halbe Glieder handelt. Die Hauptgelenke 122 weisen somit zwei durch die beiden Schwenkachsen 124, 126 definierte Freiheitsgrade auf.The gift axes of the individual members 118 . 120 are thus rotated cyclically alternately by +/- 90 °. This also applies to the first member 110 or the last term 120 the chain, which are each half members. The main joints 122 thus have two through the two pivot axes 124 . 126 defined degrees of freedom.

Jeweils zwei Glieder sind über erste Verbindungselemente 128 sowie zweite Verbindungselemente 130 miteinander verbunden. Die beiden Verbindungselemente bilden ein Verbindungselemente-Paar. Two links each have first connecting elements 128 and second connecting elements 130 connected with each other. The two connecting elements form a pair of connecting elements.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind sämtliche Verbindungselemente 128, 130 derart angeordnet, dass sie jeweils ein Glied mit einem übernächsten Glied verbinden, und zwar derart, dass das erste Verbindungselement 128 mit der im Glied 110 bzw. 120 geführten Achse 126 der Hauptgelenke 122 verbunden ist und das zweite Verbindungselement 130 direkt mit den Gliedern 110 bzw. 120 verbunden ist. So verbindet das erste in 2 linke Verbindungselemente-Paar 128, 130 das ortsfeste Glied 110 mit dem Glied 120. Das zweite bzw. mittlere Verbindungselemente-Paar 128, 130 verbindet die beiden mit 118 bezeichneten Glieder bzw. deren zugehörige Achsen 124 der Hauptgelenke 122. Bei einer längeren Kette verbinden somit die Verbindungselemente-Paare 128, 130 je zwei gleichartige Glieder 118 oder 120 bzw. deren zugehörige Achsen 124 bzw. 126 der Hauptgelenke 122, da die Glieder 118 und 120 abwechselnd in der Kette angeordnet sind. In the illustrated embodiment, all fasteners 128 . 130 arranged such that they each connect a member to a next but one member, in such a way that the first connecting element 128 with the limb 110 respectively. 120 guided axis 126 the main joints 122 is connected and the second connecting element 130 directly with the limbs 110 respectively. 120 connected is. So connects the first in 2 left connector pair 128 . 130 the stationary link 110 with the limb 120 , The second or middle fastener pair 128 . 130 connects the two with 118 designated links or their associated axes 124 the main joints 122 , For a longer chain thus connect the fastener pairs 128 . 130 two identical links each 118 or 120 or their associated axes 124 respectively. 126 the main joints 122 because the limbs 118 and 120 are arranged alternately in the chain.

Die ersten Verbindungselemente 128 sind bspw. mit den zu den beiden Gliedern 118 gehörigen Achsen 124 der Hauptgelenke 122 an ihren Enden jeweils über ein Schwenkgelenk 132 mit einem Freiheitsgrad verbunden. Die Schwenkgelenke 132 sind jeweils an einem Anlenkpunkt 134 mit den entsprechenden Achsen 124 der Hauptgelenke 122 verbunden. Die Anlenkpunkte 134 der ersten Verbindungselemente 128 sind bezogen auf das zugehörige Hauptgelenk 122 in einem Abstand zur Schwenkachse 126 angeordnet. Insbesondere sind die Anlenkpunkte 134 auf Höhe der Schwenkachsen 124 angeordnet, sodass die Schwenkachsen im neutralem Zustand in einer Ebene mit den Hauptgelenken 122 liegen. The first fasteners 128 are, for example, with the two limbs 118 associated axes 124 the main joints 122 at their ends in each case via a pivot joint 132 associated with one degree of freedom. The swivel joints 132 are each at a point of articulation 134 with the corresponding axes 124 the main joints 122 connected. The pivot points 134 the first connecting elements 128 are related to the associated main joint 122 at a distance to the pivot axis 126 arranged. In particular, the articulation points 134 at the height of the pivot axes 124 arranged so that the pivot axes in a neutral state in a plane with the main joints 122 lie.

Die zweiten Verbindungselemente 130 sind über zwei Gelenke an ihren Enden bzw. an den entsprechenden Gliedern, bspw. den beiden Gliedern 118 oder 110 und 120, verbunden, wobei ein axial-rotatorischer Freiheitsgrad vorgesehen sein muss. An einem ersten in 2 linken Ende des zweiten Schwenkgelenks 130 ist eine Gelenkeinrichtung 136 mit drei Freiheitsgraden vorgesehen. Diese ist bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel durch ein Gelenk 138 mit zwei Freiheitsgraden, wie ein Kardangelenk in Verbindung mit einem um eine Längsachse drehbaren Drehgelenk 140 realisiert. Das Drehgelenk 140 ermöglicht hierbei eine Drehung des bspw. stabförmigen Verbindungselements 130 um seine Längsachse. Das Gelenk ist in einem Abstand zum Hauptgelenk 122 angeordnet. Die Achsen sind senkrecht zueinander bzw. liegen parallel.The second connecting elements 130 are about two joints at their ends or on the corresponding members, for example. The two members 118 or 110 and 120 connected, wherein an axial-rotational degree of freedom must be provided. At a first in 2 left end of the second pivot joint 130 is a joint device 136 provided with three degrees of freedom. This is at the in 2 illustrated embodiment through a joint 138 with two degrees of freedom, such as a universal joint in conjunction with a swivel joint rotatable about a longitudinal axis 140 realized. The swivel joint 140 allows in this case a rotation of the example. Rod-shaped connecting element 130 around its longitudinal axis. The joint is at a distance to the main joint 122 arranged. The axes are perpendicular to each other or parallel.

Die Gelenkeinrichtung 136 mit drei Freiheitsgraden kann auch wie in 3 dargestellt, ausgebildet sein. Hierbei ist ein Schwenkgelenk 142 mit einem Freiheitsgrad, mit zwei Drehgelenken 144, 146 kombiniert, wobei die beiden Drehgelenke 144, 146 in einem Winkel von 90° zueinander angeordnet sind. The joint device 136 with three degrees of freedom can also be like in 3 represented, be formed. Here is a swivel joint 142 with one degree of freedom, with two hinges 144 . 146 combined, with the two hinges 144 . 146 are arranged at an angle of 90 ° to each other.

Die Gelenkeinrichtung 136 ist ebenfalls in einem Abstand zu dem entsprechenden Hauptgelenk 122 an einem Anlenkpunkt 148 mit dem entsprechenden Glied, bspw. dem Glied 118, verbunden. Der Anlenkpunkt 148 ist in einem Abstand zu dem Hauptgelenk 122 angeordnet. The joint device 136 is also at a distance to the corresponding main joint 122 at a point of articulation 148 with the corresponding limb, for example the limb 118 , connected. The articulation point 148 is at a distance to the main joint 122 arranged.

Das zweite Ende des zweiten Verbindungselements 130 ist über ein Gelenk 150 mit zwei Freiheitsgraden, wie ein Kardangelenk, mit dem nächsten Glied, bspw. dem Glied 120 verbunden. The second end of the second connecting element 130 is about a joint 150 with two degrees of freedom, like a universal joint, with the next limb, for example the limb 120 connected.

Auch das Gelenk 150 ist in einem Abstand zu dem Hauptgelenk 122 an einem Anlenkpunkt 152 angeordnet. Also the joint 150 is at a distance to the main joint 122 at a point of articulation 152 arranged.

In einer alternativen Ausführungsform gezeigt in der 4 sind drei schematische rahmenförmige Glieder 210, 212, 214 dargestellt. Die Glieder 210, 212, 214 sind jeweils über ein kardanisch ausgebildetes Hauptgelenk 216 miteinander verbunden. Ein Glied 210 ist jeweils mit dem übernächsten Glied 214 über erste Verbindungselemente 218 und zweite Verbindungselemente 220 verbunden, wobei die Verbindungselemente 218, 220 im dargestellten Ausführungsbeispiel stabförmig ausgebildet sind. Die beiden Verbindungselemente 218, 220 sind über im Ausführungsbeispiel als Kugelgelenke ausgebildete Gelenke 222 mit dem jeweiligen Glied 210, 214 verbunden. Die Gelenke 222 entsprechen jeweils mit dem entsprechenden Glied 210, 214 verbundenen Anlenkpunkten. Die Anlenkpunkte 222 weisen zu dem dazugehörigen Hauptgelenk 216 einen Abstand auf. In an alternative embodiment shown in the 4 are three schematic frame-shaped limbs 210 . 212 . 214 shown. The limbs 210 . 212 . 214 each have a gimbaled main joint 216 connected with each other. One link 210 is each with the next but one member 214 via first connecting elements 218 and second connecting elements 220 connected, wherein the connecting elements 218 . 220 formed rod-shaped in the illustrated embodiment. The two connecting elements 218 . 220 are about trained in the embodiment as ball joints joints 222 with the respective member 210 . 214 connected. The joints 222 correspond respectively to the corresponding member 210 . 214 connected articulation points. The pivot points 222 point to the associated main joint 216 a distance up.

Das erste Verbindungselement 218 durchdringt das zwischen den beiden Gliedern 210, 214 vorgesehene Glied 212, so dass durch das erste Verbindungselement 218 zwei Anlenkpunkte 222 der Glieder 210, 214 verbunden sind, die auf unterschiedlichen Seiten, bezogen auf das dazwischenliegende Glied 212, angeordnet sind. Entsprechendes gilt auch für das zweite Verbindungselement 220, wobei das Verbindungselement 220 zusätzlich derart angeordnet ist, dass es durch in dem Glied 212 vorgesehene Aussparungen 224 hindurchgeführt ist. Hierdurch ist die Lage des dazwischenliegenden Glieds 212 bezogen auf das zweite Verbindungselement 220 definiert. The first connection element 218 penetrates this between the two limbs 210 . 214 provided member 212 , so that through the first connecting element 218 two articulation points 222 the limbs 210 . 214 connected on different sides, based on the intermediate member 212 , are arranged. The same applies to the second connecting element 220 , wherein the connecting element 220 additionally arranged such that it passes through in the member 212 provided recesses 224 passed through. This is the location of the intermediate member 212 based on the second connecting element 220 Are defined.

Wie aus der 4 ersichtlich, sind das erste Verbindungselement 218 und das zweite Verbindungselement 220 in einer unterschiedlichen Ebene angeordnet, wobei die beiden Ebenen senkrecht aufeinander stehen. Like from the 4 can be seen, are the first connection element 218 and the second connecting element 220 arranged in a different plane, wherein the two planes are perpendicular to each other.

Das dargestellte Verbindungselemente-Paar 218, 220 verbindet die beiden Glieder 210, 214 derart, dass dazwischen ein Glied 212 angeordnet ist. Die in der 4 linke Seite des Glieds 212 wäre über ein entsprechendes Verbindungselemente-Paar mit einem weiteren, nicht dargestellten, in der 4 links von dem Glied 210 angeordneten Glied verbunden. Entsprechend kann die rechte Seite des Glieds 212 über ein weiteres entsprechend angeordnetes Verbindungselemente-Paar mit einem weiteren, in den Figuren rechts neben dem Glied 214 angeordneten Glied oder einer Antriebseinheit oder einer Kopplung zu einer Antriebseinheit verbunden werden.The illustrated pair of fasteners 218 . 220 connects the two limbs 210 . 214 such that there is a link between them 212 is arranged. The in the 4 left side of the limb 212 would be about a corresponding pair of fasteners with another, not shown, in the 4 to the left of the limb 210 connected member connected. Accordingly, the right side of the limb can 212 via another appropriately arranged pair of connecting elements with another, in the figures right next to the member 214 arranged member or a drive unit or a coupling to be connected to a drive unit.

Durch die Ausgestaltung des krümmenden Gelenkmechanismusses ist es insbesondere möglich, Faserseile, Kabel, Schläuche, Antriebselemente für Endeffektoren etc. innenliegend zu führen. Hierdurch ist die Gefahr eines Beschädigens erheblich reduziert bzw. ausgeschlossen.Due to the design of the curving Gelenkmechanismusses it is particularly possible to run fiber cables, cables, hoses, drive elements for end effectors, etc. inside. As a result, the risk of damage is significantly reduced or excluded.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 2003/001986 [0008, 0008]
DE 4303311 [0009, 0010, 0034]
DE 4415057 [0009, 0010]
WO 94/17965 [0009]
DE 102012220666 A1 [0011]
DE 102011107510 [0034]
DE 102012220666 [0034]

Claims

Endoscopic instrument with a proximal drive unit ( 16 ) or a coupling for a drive unit, one to the drive unit ( 16 ) or the coupling for a drive unit subsequent plurality of successively arranged hinge mechanisms, through the sections ( 26 . 32 ) and one at the drive unit ( 16 ) or the coupling for a drive unit facing away from the distal side end effector ( 18 . 36 ) or a coupling for an end effector. characterized in that the sections ( 26 . 32 ) are independently curvable and / or kinkable by the hinge mechanisms.

Endoscopic instrument according to claim 1, characterized in that at least one section ( 26 ) is bendable.

Endoscopic instrument according to claim 1 or 2, characterized in that all sections ( 26 ) are bendable.

Endoscopic instrument according to claim 1 or 2, characterized in that the end effector ( 18 . 36 ) or the coupling for the end effector facing last distal section ( 32 ) is formed kinkable.

Endoscopic instrument according to claim 4, characterized by only starting from the drive unit ( 16 ) or the coupling for a drive unit two curved sections ( 26 ) and a kinking section ( 32 ).

Endoscopic instrument according to one of claims 1 to 5, characterized by a distal sensor ( 34 ), which in particular starting from the drive unit ( 16 ) or the coupling for a drive unit ( 16 ) before the first bendable section ( 32 ) is arranged and is preferably designed as a force / moment sensor.

Endoscopic instrument according to one of claims 1 to 6, characterized in that the drive unit ( 16 ) has at least one drive per hinge mechanism.

Endoscopic instrument according to one of claims 1 to 7, characterized in that the drive unit ( 16 ) has a plurality of drives, wherein each drive is connected to a maximum of one hinge mechanism to drive this.

Endoscopic instrument according to one of claims 1 to 8, characterized in that the bendable joint mechanism has exactly one joint, in particular a universal joint, a swivel joint, a ball joint, a saddle joint or a hinge joint.

Endoscopic instrument according to one of claims 1 to 9, characterized in that the bendable joint mechanism several more than main joints ( 122 . 216 ) connected in series with each other ( 118 . 120 . 210 . 212 . 214 ) and connecting elements ( 128 . 130 . 218 . 220 ), each one member ( 118 . 210 ) with the next but one member ( 118 . 214 ) connect.

Endoscopic instrument according to claim 10, characterized in that the main joints ( 122 . 216 ) each two pivot axes ( 124 . 126 ), each of which is connected to a member ( 118 . 120 ) provided pivot axes ( 124 . 126 ) are parallel to each other and the pivot axes ( 124 . 126 ) of adjacent members ( 118 . 120 ) are perpendicular to it.

Endoscopic instrument according to one of claims 1 to 11, characterized in that the joint mechanisms are each deterministically curvable and / or bendable.

A method of encircling structures with an endoscopic instrument according to any one of claims 1 to 12, wherein a first rigid portion is deterministically curved or kinked and at least one further portion is deterministically curved or kinked independently of the first rigid portion.

Use of an endoscopic instrument according to any one of claims 1 to 13 in robotic surgery.