Surgical instrument arrangement

Description of equivalent WO 2014005689 A2

0001Beschreibung

0002Chirurgische Instrumentenanordnung und Antriebsstranganordnung für ein, insbesondere robotergeführtes, chirurgisches Instrument und chirurgisches Instrument

0003Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine chirurgische

0004Instrumentenanordnung, ein Manipulatorchirurgiesystem mit einer solchen

0005manipulatorgeführten Instrumentenanordnung sowie ein Verfahren zum Bestücken eines Manipulators eines solchen.

0006Beispielsweise aus der EP 1 015 068 A1 ist ein Manipulatorchirurgiesystem mit einem manipulatorgeführten chirurgischen Instrument bekannt, dessen Freiheitsgrade durch eine Antriebsstranganordnung im Manipulator aktuiert werden, was insbesondere in Hinblick auf Sterilitätsanforderungen die Anbindung des Instruments an den

0007Manipulator erschwert.

0008Die DE 10 2009 060 987 A1 offenbart ein chirurgisches Manipulatorinstrument mit einer eigenen Antriebseinheit zur Aktuierung von Freiheitsgraden des Instruments, das eine mechanische Schnittstelle mit einem Kupplungselement aufweist, das in eine Hinterschnitt-Ausbuchtung eines weiteren Kupplungselements eingreift, ohne auf Sterilitätsanforderungen einzugehen.

0009Eine Aufgabe eines Aspekts der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes chirurgisches Instrument zur Verfügung zu stellen. Diese Aufgabe wird durch eine chirurgische Instrumentenanordnung mit den

0010Merkmalen des Anspruchs 1 , 11 bzw. 12 gelöst. Anspruch 13 stellt ein

0011Manipulatorchirurgiesystem mit einer solchen Instrumentenanordnung unter Schutz, Anspruch 14 ein Verfahren zum Bestücken eines Manipulators eines solchen

0012Manipulatorchirurgiesystems. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte

0013Weiterbildungen.

0014Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Antriebsstranganordnung zur Aktuierung wenigstens eines Freiheitsgrades eines Endeffektors eines,

0015insbesondere robotergeführten, chirurgischen Instruments, ein Antriebsmodul und einen Instrumentenschaft eines solchen Instruments, ein Instrument mit einem solchen Instrumentenschaft und/oder Antriebsmodul, eine Manipulatoranordnung mit wenigstens einem solchen Instrument, welches durch einen Manipulator geführt ist, sowie ein Verfahren und ein Steuermittel zum Steuern eines solchen Instruments, insbesondere seines Antriebs und/oder eines manuellen Teleoperationsmittels.

0016Ein robotergeführtes minimalinvasives chirurgisches Instrument weist allgemein einen Instrumentenschaft auf. Bei durch einen Trokar teileingeführtem Instrumentenschaft kann ein distales bzw. intrakorporales Instrumentenschaftende noch in maximal vier Freiheitsgraden durch den Roboter bewegt werden (drei Drehachsen durch den Trokarpunkt und eine Translation in Richtung der Schaftachse).

0017Um in einem minimalinvasiven Operationsgebiet mehr Freiheitsgrade zur Verfügung zu haben, ist es aus der WO 2009/079301 A1 bekannt, einen Endeffektor gelenkig an dem distalen Instrumentenschaftende zu lagern und durch eine

0018Antriebsstranganordnung zusätzlich zu aktuieren. Beispielsweise kann so eine Klemme geschlossen oder eine Endoskop-Optik umorientiert werden.

0019Um einem Teleoperateur, der den Chirurgieroboter bedient, eine haptische

0020Rückmeldung aus dem Operationsgebiet zu geben, schlägt die WO 2009/079301 A1 vor, zwischen Instrumentenschaft und Endeffektorlager einen sechsachsigen Kraft- Momenten-Sensor anzuordnen. Ein Nachteil dieser Lösung lässt sich anschaulich anhand der Fig. 34 erläutern: dort ist, wie nachfolgend näher beschrieben, ein Instrumentenschaft 20 gezeigt, an dem ein Endeffektor in Form einer Klemme mit zwei Klingen 2.1 , 2.2 angeordnet ist. Die Klinge 2.1 ist durch zwei gegensinnige Antriebsstränge 21 , 22 in ihrem

0021Drehfreiheitsgrad qi gegen den Instrumentenschaft verstellbar, die Klinge 2.2 entsprechend. Greift die Klemme an einem Lumen (nicht dargestellt) an, wirken auf sie die Reaktionskräfte F_Ei bzw. F_E2. Diese Kräfte bewirken in der in Fig. 34 dargestellten Konstellation keine Kräfte im Instrumentenschaft 20, da ihre

0022Resultierende verschwindet. Entsprechend kann ein Kraft-Momenten-Sensor, wie ihn die WO 2009/079301 A1 vorschlägt, einem Teleoperateur keine Rückmeldung über die von der Klemme ausgeübten Kräfte vermitteln, da er unabhängig von den tatsächlich aufgeprägten Klemmkräften F_Ei , F_E2 keine Kräfte oder Momente im

0023Instrumentenschaft erfasst.

0024Eine Aufgabe eines Aspekts der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes chirurgisches Instrument zur Verfügung zu stellen und/oder dessen Steuerung zu verbessern.

0025Diese Aufgabe wird durch eine Antriebsstranganordnung zur Aktuierung eines

0026Endeffektors eines chirurgischen Instruments mit den Merkmalen des Anspruchs 15 gelöst. Die Ansprüche 23-25 stellen ein Antriebsmodul, einen Instrumentenschaft bzw. ein Instrument mit einer solchen Antriebsstranganordnung unter Schutz, die

0027Ansprüche 26-28 eine Manipulatoranordnung mit einem solchen Instrument, ein Verfahren bzw. Steuermittel zum Steuern eines solchen Instruments. Die

0028Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen.

0029Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein, insbesondere

0030robotergeführtes, chirurgisches Instrument mit einem Instrumentenschaft mit wenigstens einem Freiheitsgrad und einer Antriebseinheit zu dessen Aktuierung sowie einen Instrumentenschaft und eine Antriebseinheit.

0031Aus der WO 201 1/143022 A1 ist ein robotergeführtes chirurgisches Instrument mit vier Antriebseinheiten bekannt, die tortenstückartig an einer Basisplatte angeordnet sind und jeweils mehrere Antriebsmodule aufweisen. Die Antriebsmodule weisen jeweils mehrere verschieb- oder drehbare Abtriebsglieder zum Aktuieren von

0032Eintriebsgliedern eines mit der Antriebseinheit verbundenen Instrumentenschaftes auf.

0033Die Antriebseinheiten sind jeweils gegen die Basisplatte aktiv teleskopierbar, um ihren Instrumentenschaft durch eine gemeinsame Führungskanüle ein- bzw. auszufahren. Die Abtriebsglieder stehen zu den Eintriebsgliedern hin distal bzw. in einer

0034Koppelrichtung vor, die zur Längsachse des Instrumentenschaftes parallel ist, und sind in dieser distalen Richtung elastisch vorgespannt, um einen spielfreien Kontakt sicherzustellen.

0035Eine Aufgabe eines Aspekts der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes chirurgisches Instrument zur Verfügung zu stellen. Diese Aufgabe wird durch ein chirurgisches Instrument mit den Merkmalen des Anspruchs 29 gelöst. Anspruch 33 stellt einen Instrumentenschaft für ein

0036chirurgisches Instrument unter Schutz, Anspruch 37 eine Antriebseinheit. Die

0037Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen. Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein, insbesondere

0038robotergeführtes und/oder minimalinvasives, chirurgisches Instrument sowie ein Antriebsmodul und einen Instrumentenschaft eines solchen Instruments und ein Verfahren zu deren Verbinden.

0039Beispielsweise aus der WO 2011/143022 A1 ist ein robotergeführtes minimalinvasives Instrument mit einem Instrumentenschaft bekannt, der durch einen Roboter durch eine natürliche oder künstliche kleine Öffnung in den Patienten eingeführt wird. Zur Aktuierung intrakorporaler Freiheitsgrade, insbesondere eines Endeffektors, ist ein extrakorporales Antriebsmodul lösbar mit dem Instrumentenschaft verbunden.

0040Eine Aufgabe eines Aspekts der vorliegenden Erfindung ist es, ein vorteilhaftes chirurgisches Instrument zur Verfügung zu stellen.

0041Diese Aufgabe wird durch ein chirurgisches Instrument mit den Merkmalen des Anspruchs 44 gelöst. Anspruch 56 stellt ein Antriebsmodul für ein solches Instrument unter Schutz, Anspruch 57 einen Instrumentenschaft, Anspruch 58 ein Verfahren zu deren Verbinden. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen. Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist eine, insbesondere

0042manipulatorgeführte, chirurgische Instrumentenanordnung eine modulare motorische Antriebseinheit auf, die eine Abtriebsanordnung mit einem oder mehreren

0043Abtriebselementen aufweist. Unter einem Abtriebselement wird vorliegend

0044insbesondere ein ein- oder mehrteiliges Element bzw. Bauteil verstanden, welches durch einen Motor, insbesondere einen Elektromotor, der Antriebseinheit direkt oder indirekt akuier- bzw. in einer Verstellrichtung verstellbar und dazu vorgesehen ist, einen Freiheitsgrad des Instruments zu aktuieren. Die Antriebseinheit kann in einer Ausführung kabellos oder kabelbasiert mit Energie versorgt und/oder gesteuert werden. Die Instrumentenanordnung weist weiter einen Instrumentenschaft auf, der in einer Ausführung dazu vorgesehen ist, teilweise in einen Patienten eingeführt zu werden, insbesondere durch eine Öffnung zur minimalinvasiven Chirurgie, insbesondere auch Endoskopie. Der Instrumentenschaft kann ganz oder teilweise steif oder flexibel ausgebildet sein und/oder einen Endeffektor aufweisen, insbesondere ein Skalpell, eine Schere, Zange, Klemme, ein optisches Aufnahme- und/oder Beleuchtungsmittel, insbesondere ein Lichtleiter-Ende, ein CCD-Chip (sogenanntes„chip-on-the-tip Endoskop), eine LED oder dergleichen. Insofern kann insbesondere auch ein aktuierbares, insbesondere abwinkelbares, Endoskop einen Instrumentenschaft im Sinne der vorliegenden Erfindung darstellen. Ein Instrumentenschaft im Sinne der vorliegenden Erfindung weist allgemein einen oder mehrere Freiheitsgrade auf, insbesondere einen oder mehrere Freiheitsgrade zum Positionieren, insbesondere Orientieren, und/oder zum Betätigen eines Endeffektors. In einer Weiterbildung weist er zwei, drei oder mehr Freiheitsgrade, insbesondere Drehfreiheitsgrade, zum

0045Orientieren und/oder einen oder mehrere, insbesondere maximal einen, Freiheitsgrad zum Betätigen, insbesondere Öffnen bzw. Schließen, eines Endeffektors auf. Zur Aktuierung weist er eine Antriebsanordnung mit einem oder mehreren

0046Eintriebselementen auf. Unter einem Eintriebselement wird vorliegend insbesondere ein ein- oder mehrteiliges Element bzw. Bauteil verstanden, welches durch ein zugeordnetes Abtriebselement der Antriebseinheit direkt oder indirekt akuier- bzw. in einer Verstellrichtung verstellbar und dazu vorgesehen ist, einen Freiheitsgrad des Instruments zu aktuieren. Es kann hierzu insbesondere uni- oder bidirektional mit dem Endeffektor gekoppelt sein, in einer Ausführung mechanisch, insbesondere mittels eines oder mehrerer Seilzüge, Stangen, Zahnräder, hydraulisch, pneumatisch oder dergleichen, wobei unter einer unidirektionalen Koppelung insbesondere eine

0047Koppelung derart verstanden wird, dass der Freiheitsgrad durch eine Verstellung des Eintriebselements nur in einem Richtungssinn aktuierbar ist, beispielsweise durch einen Seilzug nur in einer Zugrichtung, unter einer bidirektionalen Koppelung entsprechend insbesondere eine Koppelung derart, dass der Freiheitsgrad durch eine Verstellung des Eintriebselements gegensinnig aktuierbar ist, beispielsweise durch eine Schubstange in Zug- und Druckrichtung.

0048Der Instrumentenschaft ist lösbar mit der Antriebseinheit verbindbar, die

0049Abtriebsanordnung und die Antriebsanordnung mittels einer mechanischen

0050Schnittstelle miteinander koppelbar. In einer Weiterbildung ist der Instrumentenschaft lösbar mit der Antriebseinheit verbunden, die Abtriebsanordnung und die

0051Antriebsanordnung mittels der mechanischen Schnittstelle miteinander gekoppelt. Die Instrumentenanordnung wird dann auch kurz als Instrument bezeichnet. In einer Ausführung können jedoch auch zwei oder mehr verschiedene Antriebseinheiten und/oder zwei oder mehr verschiedene Instrumentenschäfte vorgesehen sein, die wahlweise mit einem Instrumentenschaft bzw. einer Antriebseinheit verbindbar sind und sich insbesondere in der Anzahl der aktuierbaren Freiheitsgrade unterscheiden können. Zur kompakteren Darstellung wird daher vorliegend im Allgemeinen von einer Instrumentenanordnung im Sinne eines Satzes von einer oder mehr Antriebseinheiten und einem oder mehr Instrumentenschäften gesprochen, die lösbar miteinander verbindbar bzw. verbunden sind.

0052Die Instrumentenanordnung bzw. das Instrument, insbesondere die Antriebseinheit oder der Instrumentenschaft, ist in einer Ausführung lösbar an einem Manipulator befestigt und kann hierzu in einer Weiterbildung eine entsprechende

0053Anbindungsschnittstelle aufweisen. Entsprechend betrifft ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Bestücken eines Manipulators, wobei eine

0054Antriebseinheit und ein Instrumentenschaft lösbar miteinander verbunden und ihre Ab- und die Antriebsanordnung mittels der mechanischen Schnittstelle miteinander gekoppelt werden. Der Manipulator kann in einer Ausführung ein oder mehrere, insbesondere wenigstens sechs, vorzugsweise sieben oder mehr Freiheitsgrade aufweisen, um das Instrument (redundant) zu führen, insbesondere seinen

0055Endeffektor in einem Patienten zu positionieren.

0056Ein Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung betrifft die Ausgestaltung der

0057mechanischen Schnittstelle, mittels der Ab- und Antriebsanordnung miteinander koppelbar bzw. gekoppelt sind.

0058Nach einem Aspekt weist diese Schnittstelle je eine einseitige Bindung zwischen einem oder mehreren Paaren einander zugeordneter Ab- und Eintriebselemente auf. Unter einer einseitigen Bindung bzw. Koppelung wird vorliegend insbesondere, wie in der Mechanik üblich, verstanden, dass ein Ab- und ein Eintriebselement derart miteinander gekoppelt sind, dass eine Bewegung des einen von dem Ab- und dem Eintriebselement in einer Richtung bzw. einem Richtungssinn zwangsgeführt eine Bewegung des anderen von dem Ab- und dem Eintriebselement bewirkt, eine Bewegung des einen von dem Ab- und dem Eintriebselement in der entgegengesetzten Richtung bzw. dem Gegensinn hingegen keine zwangsgeführte Bewegung des anderen von dem Ab- und dem Eintriebselement bewirkt.

0059Insbesondere kann eine einseitige Bindung dadurch gekennzeichnet sein, dass zwischen Ab- und Eintriebselement direkt oder indirekt nur Druckkräfte und keine Zugkräfte übertragbar sind, wobei vorliegend zur kompakteren Darstellung auch antiparallele Kräftepaare, d.h. Drehmomente, verallgemeinernd als Kräfte bezeichnet werden. Eine einseitige Bindung kann entsprechend dadurch gekennzeichnet sein, dass zwischen Ab- und Eintriebselement direkt oder indirekt nur ein Drehmoment in einer Richtung übertragbar ist, in der Gegenrichtung hingegen, wenigstens im

0060Wesentlichen, kein Drehmoment übertragbar ist. Unter einer zweiseitigen Bindung wird vorliegend entsprechend insbesondere verstanden, dass gegensinnige

0061Bewegungen von Ab- oder Eintriebselement zwangsgeführt auf das jeweils andere Element übertragen werden, insbesondere, dass zwischen Ab- und Eintriebselement direkt oder indirekt Druck- und Zugkräfte bzw. gegensinnige Drehmomente

0062übertragbar sind.

0063Eine solche einseitige Bindung kann vorteilhaft über eine Sterilbarriere hinweg wirken. Insbesondere können in einer Ausführung ein Ab- und ein zugeordnetes

0064Eintriebselement auf gegenüberliegenden Seiten einer Sterilbarriere angeordnet sein und diese kontaktieren, wobei wenigstens eines von dem Ab- und Eintriebselement nicht mit der Sterilbarriere verbunden ist bzw. sich von dieser lösen kann. Auf diese Weise kann einfach und kompakt eine Sterilbarriere zwischen der Antriebseinheit und dem Instrumentenschaft angeordnet werden.

0065Nach einem Aspekt weist die mechanische Schnittstelle, mittels der Ab- und

0066Antriebsanordnung miteinander koppelbar bzw. gekoppelt sind, je wenigstens eine Aussparung, die in einem Element von einem oder mehreren Paaren einander zugeordneter Ab- und Eintriebselemente ausgebildet ist, und je einen Zapfen auf, der an dem anderen Element dieses Paares ausgebildet und in diese Aussparung einführbar bzw. eingeführt ist. Insbesondere können also ein oder mehrere

0067Abtriebselemente je einen oder mehrere Zapfen und ihnen zugeordnete

0068Eintriebselemente entsprechende Aussparungen aufweisen. Gleichermaßen können ein oder mehrere Eintriebselemente je einen oder mehrere Zapfen und ihnen zugeordnete Abtriebselemente entsprechende Aussparungen aufweisen. Nach einem Aspekt sind der bzw. die Zapfen in der jeweiligen Aussparung radial, insbesondere elastisch und/oder durch separate Körper, aufweitbar bzw. aufgeweitet, so dass der Zapfen in der Aussparung, insbesondere axial- und/oder drehfest, fixierbar bzw. fixiert ist. In einer Ausführung kann ein Zapfen durch das radiale

0069Aufweiten reibschlüssig in der Aussparung fixiert werden bzw. sein. Zusätzlich oder alternativ kann der Zapfen durch das radiale Aufweiten formschlüssig in der

0070Aussparung fixiert werden bzw. sein. Eine Sterilbarriere kann insbesondere zwischen Zapfen und Aussparung angeordnet, insbesondere geklemmt, sein bzw. werden und so einfach und kompakt zwischen der Antriebseinheit und dem Instrumentenschaft angeordnet werden.

0071In einer Ausführung ist ein Klemmmittel zum radialen Aufweiten eines oder mehrerer in je eine Aussparung eingeführter Zapfen der mechanischen Schnittstelle

0072vorgesehen. Dieses Klemmmittel kann in einer Weiterbildung manuell oder

0073mechanisch aktuiert werden, insbesondere durch einen eigenen, vorzugsweise elektromotorischen, Klemmmittelantrieb. Es kann insbesondere mechanisch, hydraulisch, pneumatisch und/oder elektromagnetisch aktuiert werden. Beispielsweise kann ein Klemmmittelantrieb derart weg- oder kraftgesteuert werden, dass er nach einem Einführen des Zapfens in die Aussparung, insbesondere durch eine Verstellung bzw. Aktuierung der Antriebsanordnung, diesen radial aufweitet. Der Zapfen kann ein- oder mehrteilig mit dem Ab- bzw. Eintriebselement ausgebildet sein, insbesondere als separater und/oder elastischer Körper, der mit dem übrigen Ab- bzw. Eintriebselement lösbar oder unlösbar, insbesondere stoffschlüssig verbunden, vorzugsweise verklebt sein kann.

0074Zur elastischen radialen Aufweitung kann der Zapfen, insbesondere dessen

0075elastischer Körper, in einer Weiterbildung aus Kunststoff, insbesondere Polyurethan und/oder Silikon hergestellt sein. Zur nicht-elastischen Aufweitung kann der Zapfen ein oder mehrere separate, insbesondere lamellenartige, Körper aufweisen, die radial verschieblich, insbesondere um eine Achse radial nach außen verschwenkbar oder translatorisch verschiebbar, in dem Zapfen bzw. übrigen Ab- bzw. Eintriebselement geführt sind und durch radiale Verschiebung nach außen, insbesondere durch

0076Verschwenken, dieses im Sinne der vorliegenden Erfindung radial aufweiten können. In einer Ausführung kann der Zapfen eine durchgehende oder sacklochartige

0077Innenbohrung aufweisen, die beispielsweise hydraulisch oder pneumatisch mit Druck beaufschlagt wird, um den Zapfen radial aufzuweiten. Ein Stift des Klemmmittels kann eine Durchgangsbohrung in dem Zapfen durchgreifen und auf einer einem

0078Klemmmittelantrieb gegenüberliegenden Seite einen Flansch aufweisen, dessen Durchmesser größer ist als die Durchgangsbohrung. Durch Spannen des Flansches durch den Klemmmittelantrieb zu diesem hin kann der Zapfen zwischen Flansch und Klemmmittelantrieb axial komprimiert werden, so dass dieser sich radial aufweitet. Gleichermaßen kann der Stift eine sich in axialer Richtung radial erweiternde, insbesondere konische, Kontur aufweisen, so dass eine axiale Verschiebung des Stiftes im Zapfen diesen radial aufweitet, insbesondere elastisch oder durch

0079Verschieben von separaten Körpern radial nach außen.

0080Nach einem anderen Aspekt ist zwischen der Aussparung und dem in diese

0081eingeführten Zapfen ein in radialer Richtung wellenförmiger Spalt ausgebildet, in dem eine Zwischenelementanordnung mit einem oder mehreren Zwischenelementen angeordnet ist, die - insbesondere durch einen fest mit der Antriebseinheit oder dem Instrumentenschaft verbundenen Käfig - radial verschiebbar und axial fest geführt sind. Wird nun der Zapfen (die Aussparung) axial verschoben, verschiebt sich

0082entsprechend auch dessen (deren) wellenförmige, der Aussparung (dem Zapfen) zugewandte Außen(lnnen)wand. Dies verstellt formschlüssig die entsprechenden Zwischenelemente in radialer Richtung, die ihrerseits formschlüssig eine

0083entsprechende Axialverschiebung der Aussparung (des Zapfens) erzwingen. Auf diese Weise kann insbesondere eine Axialverschiebung von Zapfen bzw. Aussparung auf die Aussparung bzw. den Zapfen formschlüssig zwangsgeführt übertragen werden. Eine Sterilbarriere kann wiederum insbesondere zwischen Zapfen und Aussparung, insbesondere zwischen Zapfen und Zwischenelementanordnung oder zwischen Zwischenelementanordnung und Aussparung angeordnet, insbesondere geklemmt, sein bzw. werden und so einfach und kompakt zwischen der Antriebseinheit und dem Instrumentenschaft angeordnet werden. Nach einem Aspekt weist die mechanische Schnittstelle je einen Kipphebel zur

0084Koppelung von einem oder mehreren Paaren von Ab- und Eintriebselementen auf. Unter einem Kipphebel wird vorliegend in fachüblicher Weise insbesondere ein Hebel verstanden, welcher an einer Stelle, insbesondere einem Ende, drehbar gelagert und an einer hiervon axial beabstandeten Stelle, insbesondere einem gegenüberliegenden Ende, formschlüssig durch eine dreh- oder verschiebbare Kulisse zwangsgeführt wird. Eine Sterilbarriere kann insbesondere zwischen Kipphebel und Kulisse angeordnet, insbesondere geklemmt, sein bzw. werden und so einfach und kompakt zwischen der Antriebseinheit und dem Instrumentenschaft angeordnet werden. Insbesondere kann ein Abtriebselement als Kipphebel und ein zugeordnetes Eintriebselement als Kulisse ausgebildet sein. Gleichermaßen kann ein Eintriebselement als Kipphebel und ein zugeordnetes Abtriebselement als Kulisse ausgebildet sein.

0085In einer Ausführung eines der vorgenannten Aspekte können ein oder mehrere Abtriebselemente der Abtriebsanordnung translatorisch verstellbar geführt bzw.

0086aktuierbar sein. Beispielsweise kann ein Abtriebselement eine Abtriebsachse eines Linearmotors bilden oder mit einer solchen gekoppelt sein. Zusätzlich oder alternativ können ein oder mehrere Eintriebselemente der Antriebsanordnung translatorisch verstellbar geführt bzw. aktuierbar sein. Beispielsweise kann ein Eintriebselement eine Stange, die mit einem Endeffektor gelenkig verbunden ist, bilden oder mit einer solchen gekoppelt sein. Gleichermaßen kann ein Eintriebselement auch

0087beispielsweise mit einem Zugseil zur Aktuierung eines Instrumentenfreiheitsgrades verbunden sein.

0088Gleichermaßen können ein oder mehrere Abtriebselemente der Abtriebsanordnung rotatorisch verstellbar geführt bzw. aktuierbar sein. Beispielsweise kann ein

0089Abtriebselement eine Abtriebsachse eines Drehmotors bilden oder mit einer solchen gekoppelt sein. Zusätzlich oder alternativ können ein oder mehrere Eintriebselemente der Antriebsanordnung rotatorisch verstellbar geführt bzw. aktuierbar sein.

0090Beispielsweise kann ein Eintriebselement eine Welle sein, auf die ein Zugseil zur Aktuierung eines Instrumentenfreiheitsgrades aufwickelt.

0091In einer Ausführung eines der vorgenannten Aspekte sind ein oder mehr

0092Abtriebselemente derart mit einem Koppelmittel gekoppelt, dass eine translatorische Bewegung von dem Koppelmittel in eine rotatorische Bewegung von dem Element umgesetzt wird. Gleichermaßen können ein oder mehr Abtriebselemente derart mit einem Koppelmittel gekoppelt sein, dass eine rotatorische Bewegung von dem

0093Koppelmittel in eine translatorische Bewegung von dem Element umgesetzt wird. Zusätzlich oder alternativ können ein oder mehr Eintriebselemente derart mit einem (weiteren) Koppelmittel gekoppelt sein, dass eine translatorische Bewegung von dem Element in eine rotatorische Bewegung von dem Koppelmittel umgesetzt wird.

0094Gleichermaßen können ein oder mehr Eintriebselemente derart mit einem (weiteren) Koppelmittel gekoppelt sein, dass eine rotatorische Bewegung von dem Element in eine translatorische Bewegung von dem Koppelmittel umgesetzt wird.

0095In einer Weiterbildung kann ein Koppelmittel ein Drehschublager aufweisen, insbesondere ein in einer Kulisse translatorisch verschiebbares Drehgelenk.

0096Zusätzlich oder alternativ kann ein Koppelmittel einen drehbar gelagerten Hebel oder eine drehbar gelagerte Wippe bzw. einen Hebel mit einem Drehlagerpunkt aufweisen, der zwischen zwei Abgriffen, beispielsweise weiteren Drehlagerpunkten,

0097Seilbefestigungen oder dergleichen angeordnet ist. Insbesondere auf diese Weise kann eine rotatorische Bewegung des Koppelmittels mechanisch in eine

0098translatorische Bewegung eines Ab- oder Eintriebselements umgesetzt werden.

0099Zusätzlich oder alternativ kann ein Koppelmittel eine Verzahnung aufweisen, insbesondere zwei ineinandergreifende bzw. miteinander kämmende Verzahnungen, von denen in einer Weiterbildung eine rotatorisch und die andere ebenfalls rotatorisch, insbesondere als kämmende Stirnverzahnung, oder translatorisch, insbesondere als Schnecken- bzw. Zahnstangenverzahnung, beweglich gelagert ist. In einer Ausführung eines der vorgenannten Aspekte weist der Instrumentenschaft einen Flansch auf, wobei die mechanische Schnittstelle auf einer

0100endeffektorzugewandten Fläche dieses Flansches angeordnet ist. In einer

0101Weiterbildung weist die Antriebseinheit eine entsprechende Aussparung zur

0102Durchführung des Instrumentenschaftes auf, was vorliegend auch als Hinterlader- Anordnung bezeichnet wird. Gleichermaßen kann die mechanische Schnittstelle auf einer endeffektorabgewandten Fläche dieses Flansches angeordnet sein, so dass die Antriebseinheit ebenfalls auf einer endeffektorabgewandten Seite des

0103Instrumentenschaftes angeordnet sein kann, was vorliegend auch als Vorderlader- Anordnung bezeichnet wird. In einer alternativen Gestaltung kann die mechanische Schnittstelle auf einer seitlichen Fläche des Flansches des Instrumentenschaftes angeordnet sein, was vorliegend auch als Seitenlader-Anordnung bezeichnet wird. Insbesondere, wenn die mechanische Schnittstelle eine einseitige Bindung aufweist, können in einer Ausführung ein oder mehrere Abtriebselemente und/oder ein oder mehrere Eintriebselemente entgegen ihrer jeweiligen Verstellrichtung vorgespannt sein, insbesondere durch ein Federmittel. Auf diese Weise kann auch bei einer einseitigen Bindung ein Element dem anderen durch das Federmittel auch entgegen der Bindungsrichtung nachgeführt werden. Auch bei zweiseitigen Bindungen, beispielsweise einem radial aufgeweiteten Zapfen, einer Zwischenelementanordnung oder einem Kipphebel, kann eine Vorspannung eines Ab- oder Eintriebselementes entgegen seiner Verstellrichtung vorteilhaft Spiel reduzieren. Gleichermaßen kann, insbesondere, wenn zwischen einem Ab- und einem

0104zugeordneten Eintriebselement eine einseitige Bindung ausgebildet ist, ein weiteres Ab- und zugeordnetes Eintriebselement vorgesehen sein, dessen einseitige Bindung ein zu dem einen Ab- und Eintriebselement gegensinnig ist. Mit anderen Worten kann zur gegensinnigen Aktuierung bzw. Aktuierung eines Freiheitsgrades in zwei entgegengesetzten Richtungen je ein Paar gegensinnig wirkender Ab- bzw.

0105Eintriebselemente vorgesehen sein. Hierunter wird vorliegend insbesondere

0106verstanden, dass eine Aktuierung eines Abtriebselementes eines Paares das andere Abtriebselement dieses Paares, insbesondere mechanisch zwangsgeführt,

0107gegensinnig aktuiert bzw. verstellt. Auch bei zweiseitigen Bindungen, beispielsweise einem radial aufgeweiteten Zapfen, einer Zwischenelementanordnung oder einem Kipphebel, kann ein gegensinnig wirkendes weiteres Ab- und Eintriebselement vorgesehen sein, um vorteilhaft eine redundante und präzise Aktuierung des

0108Freiheitsgrades darzustellen.

0109Insbesondere, wenn durch ein Paar gegensinnig wirkender Ab- bzw.

0110Eintriebselemente eine statische Überbestimmtheit vorliegt, kann in einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ein Ausgleichmittel zum Toleranzausgleich vorgesehen sein. Ein solches Toleranzmittel kann insbesondere eine elastische Nachgiebigkeit eines Ab- oder Eintriebselements, insbesondere in dessen Verstellrichtung, aufweisen. Zusätzlich oder alternativ kann auch ein mit einem Ab- oder Eintriebselement gekoppeltes Koppelmittel eine elastische Nachgiebigkeit in Verstellrichtung des

0111Elements aufweisen. Zusätzlich oder alternativ kann auch eine Sterilbarriere, die zwischen Ab- und Eintriebselement angeordnet ist, eine elastische Nachgiebigkeit aufweisen. Eine elastische Nachgiebigkeit kann insbesondere durch ein elastisches Material, welches im normalen Betrieb makroskopische Deformationen zeigt, und/oder durch eine entsprechende Formgebung bzw. biegeweiche Gestaltung, insbesondere eine lokale Materialverdünnung, vorzugsweise Einschnürung, definiert bzw. gebildet sein. Gleichermaßen kann ein Ausgleichsmittel auch eine, insbesondere

0112vorgespannte, in Verstellrichtung verschiebbare Lagerung bzw. Lagerachse, insbesondere eines mit einem Ab- oder Eintriebselement gekoppelten, Koppelmittels aufweisen. Auch ohne statische Überbestimmtheit kann ein solcher Toleranzausgleich vorteilhaft sein, um beispielsweise Montage- oder Fertigungstoleranzen in einer kinematischen Kette auszugleichen. In einer Ausführung eines der vorgenannten Aspekte kann eine Stirnseite eines

0113Abtriebselements und/oder eine Stirnseite eines Eintriebselements eben ausgebildet sein, insbesondere, um vorteilhaft eine größere Kontaktfläche darzustellen.

0114Gleichermaßen können eine Stirnseite eines Abtriebselements und/oder eine

0115Stirnseite eines Eintriebselements ballig ausgebildet sein, insbesondere, um

0116vorteilhaft einen wohldefinierten Kontaktbereich darzustellen. Zusätzlich oder alternativ kann eine Stirnseite eines Ab- oder Eintriebselements wenigstens einen Vorsprung und eine dieser zugewandten Stirnseite eines damit koppelbaren bzw. gekoppelten Ein- bzw. Abtriebselements eine entsprechende Aussparung aufweisen, in die dieser Vorsprung eingreift. Ein weiterer Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung betrifft die Sterilität des

0117Instruments. Hierzu weist nach einem Aspekt, der mit einem oder mehreren der vorstehenden Aspekte bzw. Ausführungen kombiniert sein kann, die

0118Instrumentenanordnung bzw. das Instrument eine Sterilbarriere auf, die dazu vorgesehen ist, die Antriebseinheit, insbesondere luftdicht, zu umhüllen und zwischen der Antriebseinheit und dem Instrumentenschaft angeordnet zu werden, bzw. welche die Antriebseinheit steril umhüllt und zwischen der Antriebseinheit und dem

0119Instrumentenschaft angeordnet ist. Die Sterilbarriere kann in einer Weiterbildung folienartig und/oder als Einmal- bzw. Wegwerfartikel ausgebildet sein.

0120Nach einem Aspekt weist die Sterilbarriere im Bereich der mechanischen Schnittstelle eine Lose in einer Verstellrichtung der Ab- und Antriebsanordnung auf. Die Lose kann in einer Ausführung durch eine Stulpe gebildet sein, die sich in einer axialen

0121Verstellrichtung erstreckt und bei einer axialen Verstellung von Ab- bzw. Eintriebselement auf- bzw. abrollt bzw. umstülpt. Unter Lose wird vorliegend

0122verallgemeinernd insbesondere eine Materialreserve der Sterilbarriere verstanden, um, insbesondere translatorische, Verstellbewegungen von Ab- bzw. Eintriebselementen zu kompensieren bzw. mitzumachen, die in einem Verstellzustand gefaltet bzw. gerollt gespeichert und in einem anderen Verstellzustand enfaltet bzw. entrollt ist.

0123In einer Ausführung kann die Lose vorgespannt ausgebildet sein. Hierunter wird vorliegend insbesondere verstanden, dass die Lose sich bei einer Verstellbewegung bzw. Aktuierung des Ab- bzw. Eintriebselements gegen die Vorspannung elastisch verformt und bei gegensinniger Bewegung zurückstellt. Insofern wird vorliegend zur kompakteren Darstellung insbesondere ein Mehrmaterial, das zur Kompensation einer Stellbewegung eines Ab- bzw. Eintriebselements vorgesehen ist, verallgemeinernd als Lose bezeichnet, die gleichermaßen vorgespannt oder vorspannungsfrei bzw. lose sein kann. In einer Weiterbildung weist die Lose einen Faltenbalg auf, dessen Faltung eine Vorspannung in eine Grundkonfiguration induziert. Die Faltung bzw. der

0124Faltenbalg kann sich in einer Ausführung in Verstellrichtung und/oder transversal bzw. quer zu dieser erstrecken, wodurch entsprechende Grundkonfigurationen und

0125Verformungen dargestellt werden können.

0126Nach einem Aspekt weist die Sterilbarriere im Bereich der mechanischen Schnittstelle wenigstens eine berührungslose translatorisch verschiebbare Dichtung auf. Diese kann insbesondere als Spalt - oder Labyrinthdichtung ausgebildet und vorzugsweise teleskopierbar sein, d.h. zwei oder mehr axial gegeneinander verschiebbare und abgedichtete Teile, insbesondere Ringe, vorzugsweise konzentrische Ringe, aufweisen. Vorteilhafterweise können durch solche berührungslose translatorische Dichtungen dissipationsärmere Verstellbewegungen dargestellt werden. In einer Weiterbildung erfolgt in einer berührungslosen translatorischen Dichtung eine

0127Kraftübertragung über die Sterilbarriere hinweg und nicht durch diese hindurch.

0128Wie bereits vorstehend erläutert, kann die Sterilbarriere ein Ausgleichmittel zum

0129Toleranzausgleich, insbesondere eine elastische Nachgiebigkeit aufweisen. In einer Weiterbildung kann sie hierzu insbesondere eine lokale Wandaufdickung in einem Kontaktbereich eines Ab- und/oder Eintriebselements, insbesondere einer einseitigen Bindung, aufweisen, um so mehr elastischen Weg zur Verfügung zu stellen. In einer Weiterbildung die elastische Nachgiebigkeit, insbesondere eine lokale Wandaufdickung, eine höhere Steifigkeit aufweisen als ein sie umgebender Bereich der Sterilbarriere, um das Übertragungsverhalten zu verbessern. Hierzu kann die Sterilbarriere in einer Ausführung der vorliegenden Erfindung im Kontaktbereich eines Ein- und/oder Abtriebselements eine lokale Werkstoffänderung aufweisen,

0130insbesondere lokal einen Werkstoff mit einer höheren oder niedrigeren Steifigkeit als in einer Umgebung des Kontaktbereichs.

0131Nach einem Aspekt weist die Sterilbarriere im Bereich der mechanischen Schnittstelle wenigstens einen Elementfortsatz auf. Dieser ist in einer Ausführung lösbar mit einer Abtriebselementbasis verbindbar bzw. verbunden, welche die Sterilbarriere zerstörend durchgreift und zusammen mit dem Elementfortsatz ein Abtriebselement bildet.

0132Gleichermaßen kann ein Elementfortsatz lösbar mit einer Eintriebselementbasis verbindbar bzw. verbunden sein, welche die Sterilbarriere zerstörend durchgreift und zusammen mit dem Elementfortsatz ein Eintriebselement bildet. Beispielsweise kann eine sterile, insbesondere sterilisierte Eintriebselementbasis der Antriebsanordnung des sterilen Instrumentenschaftes zerstörend die Sterilbarriere durchgreifen und auf der instrumentenschaftabgewandten Seite mit dem Elementfortsatz verbunden werden, der dann innerhalb der Sterilbarriere bzw. sterilen Hülle mit dem

0133zugeordneten Abtriebselement gekoppelt wird. Gleichermaßen kann ein steriler Elementfortsatz instrumentenschaftseitig steril kontaktierend an der Sterilbarriere angeordnet werden, bevor eine Abtriebselementbasis diese zerstörend durchgreift und auf der instrumentenschaftzugewandten Seite mit dem Elementfortsatz

0134verbunden wird. Auf diese Weise kann jeweils die Sterilität des Instrumentenschaftes bei Ankopplung einer selbst nicht sterilen, durch die Sterilbarriere umhüllten

0135Antriebseinheit gewahrt werden. Ein weiterer Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung betrifft die Befestigung von Antriebseinheit und Instrumentenschaft aneinander. Hierzu weist nach einem Aspekt, der mit einem oder mehreren der vorstehenden Aspekte bzw. Ausführungen

0136kombiniert sein kann, die Instrumentenanordnung bzw. das Instrument ein

0137Befestigungselement zur lösbaren Verbindung mit der Antriebseinheit auf, welches dazu vorgesehen ist, vorzugsweise ausschließlich von außen auf einer der

0138Antriebseinheit abgewandten Oberfläche der Sterilbarriere angeordnet zu werden bzw. welches ausschließlich auf einer der Antriebseinheit abgewandten Oberfläche der Sterilbarriere angeordnet ist. Das Befestigungselement kann lösbar, insbesondere form- oder reibschlüssig, oder unlösbar mit dem Instrumentenschaft verbunden, beispielsweise mit diesem verclipst oder integral ausgebildet sein. Die Sterilbarriere ist in einer Ausführung wenigstens im Kontaktbereich mit dem Befestigungselement, vorzugsweise im Bereich der kompletten mechanischen Schnittstelle, geschlossen, insbesondere kann sie zwischen Rastvorsprüngen und/oder -aussparungen von Antriebseinheit und Befestigungselement zerstörungs- bzw. öffnungsfrei geklemmt sein. Auf diese Weise muss bei einer Befestigung des Instrumentenschaftes an der umhüllten Antriebseinheit keine Abdichtung erfolgen. In einer Weiterbildung ist das Befestigungselement entsprechend dichtungsfrei bzw. dichtungslos ausgebildet. Das Befestigungselement kann insbesondere separat als steriler Einmalartikel oder sterilisierbarer Adapter ausgebildet und an der Antriebseinheit reib- und/oder formschlüssig, insbesondere mittels Clipsverbindung, befestigbar bzw. befestigt sein. Insbesondere in Kombination mit einer einseitigen Bindung können so Befestigungsund Kopplungsfunktionalität getrennt und auf Befestigungselement und Schnittstelle aufgeteilt werden.

0139Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein chirurgisches Instrument einen Instrumentenschaft, an dem ein Endeffektor angeordnet ist, und ein

0140Antriebsmodul mit einem Antrieb zur Aktuierung eines oder mehrerer Freiheitsgrade des Endeffektors relativ zum Instrumentenschaft auf. Instrumentenschaft und

0141Antriebsmodul sind in einer Ausführung, insbesondere lösbar, miteinander verbindbar bzw. verbunden. In einer Weiterbildung ist zwischen Instrumentenschaft und

0142Antriebsmodul eine Sterilbarriere angeordnet, insbesondere, um einen schlechter bzw. nicht sterilisierbaren Antrieb gegen ein Operationsumfeld abzuschirmen. Das chirurgische Instrument ist in einer Ausführung ein minimalinvasives chirurgisches Instrument, dessen Instrumentenschaft zum teilweisen Einführen in einen Patienten vorgesehen bzw. eingerichtet ist, insbesondere durch einen Trokar und/oder einen lokalen Zugang, dessen Umfang in einer Ausführung höchstens dem Doppelten des Außenumfangs des einzuführenden Instrumentenschaftteils entspricht.

0143Das Instrument kann insbesondere ein manipulatorgeführtes Instrument sein. Hierzu weist in einer Ausführung der Instrumentenschaft und/oder das Antriebsmodul eine mechanische und/oder signaltechnische Schnittstelle zum Ankoppeln an einen

0144Manipulator auf. Entsprechend wird nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Manipulatoranordnung mit einem oder mehreren Manipulatoren, insbesondere sechs- oder mehrachsigen Roboteren, unter Schutz gestellt, die ein

0145erfindungsgemäßes chirurgisches Instrument führen.

0146Der Endeffektor weist einen, zwei oder mehrere translatorische Freiheitsgrade und/oder einen, zwei oder mehrere rotatorische Freiheitsgrade gegenüber bzw. relativ zu dem Instrumentenschaft auf. In einer Ausführung weist der einteilige Endeffektor einen translatorischen oder Drehfreiheitsgrad auf und ist beispielsweise als

0147ausfahrbare Nadel bzw. drehbare Skalpellklinge ausgebildet. In einer anderen Ausführung weist der zweiteilige Endeffektor zwei Drehfreiheitsgrade auf und ist beispielsweise als Schere, Klemme oder dergleichen ausgebildet. Gleichermaßen kann der Endeffektor insbesondere eine Optik zum Aussenden und/oder Empfangen elektromagnetischer Strahlung, insbesondere eine Laseraustritts- oder Endoskop- Linse, und/oder eine Öffnung zum Einsaugen und/oder Ausbringen von Gas und/oder Flüssigkeit aufweisen, die um eine oder mehrere Freiheitsgradachsen verdreht und/oder ein- bzw. ausgefahren werden kann.

0148Der Antrieb weist in einer Ausführung einen oder mehrere Motoren, insbesondere Elektromotoren, zum Aktuieren des bzw. der Freiheitsgrade des Endeffektors auf. Zusätzlich oder alternativ kann der Antrieb auch elektromagnetische, hydraulische und/oder pneumatische Aktuatoren aufweisen. Um einen Endeffektor, insbesondere durch einen Antrieb, zu aktuieren, ist nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Antriebsstranganordnung vorgesehen. Diese kann in einer Ausführung als instrumentenschaftseitige Antriebsstranganordnung an, insbesondere in, einem Instrumentenschaft eines, insbesondere minimalinvasiven und/oder manipulatorgeführten, chirurgischen Instruments angeordnet sein. Zusätzlich oder alternativ kann eine erfindungsgemäße Antriebsstranganordnung als

0149antriebsmodulseitige Antriebsstranganordnung an, insbesondere in, einem

0150Antriebsmodul eines, insbesondere minimalinvasiven und/oder manipulatorgeführten, chirurgischen Instruments angeordnet sein. Entsprechend werden nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Instrumentenschaft und ein Antriebsmodul mit einer erfindungsgemäßen Antriebsstranganordnung unter Schutz gestellt. Eine Antriebsstranganordnung nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist einen oder mehrere Antriebsstränge zur Aktuierung von einem oder mehreren Freiheitsgraden eines Endeffektors eines chirurgischen Instruments relativ zu einem Instrumentenschaft durch einen Antrieb auf. Ein Antriebsstrang kann in einer Ausführung, wenigstens im Wesentlichen, nur

0151Zugkräfte übertragen bzw. als biegeweicher Antriebsstrang, insbesondere als Zugseil bzw. -kabel ausgebildet sein. In einer anderen Ausführung kann ein Antriebsstrang Druckkräfte übertragen, insbesondere, wenigstens im Wesentlichen, nur Druckkräfte oder Zug- und Druckkräfte, insbesondere als Druckstab bzw. -stange bzw. Stößel. Gleichermaßen kann ein Antriebsstrang in einer Ausführung auch oder, wenigstens im Wesentlichen, nur Drehmomente übertragen und/oder eine Übersetzung und/oder ein Getriebe aufweisen. In einer Ausführung ist ein Antriebsstrang als Vollwelle oder Hohlwelle oder als Vollstab oder Hohlstab ausgebildet. Allgemein überträgt ein Antriebsstrang im Sinne der vorliegenden Erfindung, insbesondere mechanisch, Kräfte und/oder Bewegungen zwischen dem Antrieb und dem Endeffektor,

0152insbesondere, um diesen in einem Freiheitsgrad gegenüber dem Instrumentenschaft zu aktuieren.

0153Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist an der Antriebsstranganordnung eine Messanordnung zum Erfassen einer Last in einem oder mehreren, insbesondere allen Antriebssträngen angeordnet.

0154Dadurch können vorzugsweise direkt eine oder mehrere sogenannte aktive bzw. generalisierte Lasten erfasst werden, die in dem bzw. den Freiheitsgraden des Endeffektors wirken. Unter einer generalisierten oder Minimalkraft wird vorliegend insbesondere in fachüblicher Weise eine Last verstanden, die bei einer,

0155gegebenenfalls virtuellen, Bewegung im Freiheitsgrad physikalische, gegebenenfalls virtuelle, Arbeit leistet. Beispielsweise ist die generalisierte Kraft in einem

0156Drehfreiheitsgrad ein Drehmoment um die Drehfreiheitsgradachse. Entsprechend kann eine Last im Sinne der vorliegenden Erfindung insbesondere eine Kraft, ein antiparalleles Kräftepaar bzw. ein Drehmoment, eine Spannung, insbesondere eine Zug-, Druck- und/oder Biegespannung, und/oder eine, insbesondere elastische,

0157Deformation infolge solcher Kräfte, Momente bzw. Spannungen, insbesondere eine Dehnung bzw. Kompression umfassen, insbesondere sein. Dies kann wiederum anschaulich am Beispiel der Fig. 34 erläutert werden: die

0158Klemmkraft F_Ei bewirkt ein Drehmoment um die Drehlagerachse der Klinge 2.1 mit dem Drehfreiheitsgrad qi. Dieses wiederum bewirkt entsprechende Lasten Fsi, F_S2 in den instrumentenschaftseitige Antriebssträngen 21 , 22 und diese ihrerseits Lasten F_{1 t} F₂ in antriebsmodulseitigen Antriebssträngen 1 1 , 12. Man erkennt, dass durch eine Messanordnung an den Antriebssträngen 21 , 22 und/oder an den Antriebssträngen 1 1 , 12 direkt die aktiven bzw. generalisierten Lasten erfasst werden, die in den

0159Freiheitsgraden des Endeffektors wirken und so insbesondere einem Teleoperateur eine vorteilhafte Rückmeldung aus einem Operationsgebiet vermitteln können.

0160Natürlich kann in einer Ausführung das chirurgische Instrument zusätzlich eine

0161Messanordnung zum Erfassen einer Last in dem Instrumentenschaft, insbesondere zwischen Instrumentenschaft und Endeffektor(lager) und/oder zwischen

0162Instrumentenschaft und Antriebsmodul aufweisen, um zusätzlich zu den aktiven auch sogenannte passive Lasten zu erfassen, insbesondere Stütz- bzw. Lagerlasten.

0163Drückt beispielsweise die Klemme der Fig. 34 in der dargestellten Konstellation mit ihren Spitzen vertikal nach unten, resultieren hieraus reine Lagerlasten in den

0164Drehgelenken der Klingen 2.1 , 2.2, die über eine solche zusätzliche Messanordnung zum Erfassen einer Last in dem Instrumentenschaft 20 erfasst und weiterverarbeitet, insbesondere dem Teleoperateur vermittelt werden können. In einer Ausführung kann ein weiterer Vorteil darin liegen, dass die Messanordnung zum Erfassen wenigstens einer Last in der Antriebsstranganordnung an der

0165Antriebsstranganordnung und somit vorzugsweise im Inneren des

0166Instrumentenschafts oder an, insbesondere in, einem Antriebsmodul angeordnet ist und so eine vorteilhafte, insbesondere geschützte und/oder vom Operationsgebiet bzw. Endeffektor entfernte, insbesondere extrakorporale und/oder antriebsnahe

0167Messstelle zur Verfügung gestellt werden kann.

0168In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung weist die Antriebsstranganordnung zwei oder mehr, insbesondere gegensinnige, Antriebsstränge zur Aktuierung

0169desselben Freiheitsgrades des Endeffektors auf. Dies ist exemplarisch in Fig. 34 veranschaulicht: dort wird die Klinge 2.1 in ihrem Freiheitsgrad q-ι durch die

0170gegensinnigen Antriebstränge 21 , 22, beispielsweise zwei Zugseile oder

0171Druckstangen, aktuiert, die wiederum translatorisch durch die gegensinnigen Antriebstränge 1 1 , 12 aktuiert werden, zum Beispiel Stößel, die von einem

0172Elektromotor 13 gegensinnig aktuiert werden.

0173Die Messanordnung weist in einer Ausführung wenigstens ein Messmittel auf, welches an einem der Antriebsstränge zum Erfassen einer Last in diesem

0174Antriebsstrang angeordnet ist. In einer Weiterbildung weist die Messanordnung ein erstes Messmittel, welches an einem ersten Antriebsstrang zum Erfassen einer Last in diesem Antriebsstrang angeordnet ist, und ein zweites Messmittel auf, welches an einem zweiten, insbesondere gegensinnigen, Antriebsstrang zum Erfassen einer Last in diesem Antriebsstrang angeordnet ist, wobei derselbe Freiheitsgrad des

0175Endeffektors durch den ersten und zweiten Antriebsstrang aktuierbar ist.

0176In einer Ausführung weist die Antriebsstranganordnung einen ersten Antriebsstrang zum Aktuieren eines ersten Freiheitsgrades des Endeffektors und einen weiteren ersten Antriebsstrang zum Aktuieren eines weiteren Freiheitsgrades des Endeffektors auf. In einer Weiterbildung kann die Antriebsstranganordnung einen zweiten

0177Antriebsstrang zum Aktuieren des ersten Freiheitsgrades des Endeffektors und/oder einen weiteren zweiten Antriebsstrang zum Aktuieren des weiteren Freiheitsgrades des Endeffektors aufweisen. Natürlich kann der Endeffektor noch weitere

0178Freiheitsgrade und entsprechende erste und gegebenenfalls zweite Antriebsstränge aufweisen. In einer Weiterbildung weist die Messanordnung ein erstes Messmittel auf, welches an dem ersten Antriebsstrang zum Aktuieren des ersten Freiheitsgrades des

0179Endeffektors zum Erfassen einer Last in diesem Antriebsstrang angeordnet ist.

0180Zusätzlich oder alternativ weist die Messanordnung ein zweites Messmittel auf, welches an dem zweiten, insbesondere gegensinnigen, Antriebsstrang zum Aktuieren des ersten Freiheitsgrades des Endeffektors zum Erfassen einer Last in diesem

0181Antriebsstrang angeordnet ist. Zusätzlich oder alternativ weist die Messanordnung ein weiteres erstes Messmittel auf, welches an dem weiteren ersten Antriebsstrang zum Aktuieren des weiteren Freiheitsgrades des Endeffektors zum Erfassen einer Last in diesem Antriebsstrang angeordnet ist. Zusätzlich oder alternativ weist die

0182Messanordnung ein weiteres zweites Messmittel auf, welches an dem weiteren zweiten, insbesondere gegensinnigen, Antriebsstrang zum Aktuieren des weiteren Freiheitsgrades des Endeffektors zum Erfassen einer Last in diesem Antriebsstrang angeordnet ist.

0183In einer Ausführung sind zwei oder mehr Messmittel, die an zwei, insbesondere gegensinnigen, Antriebssträngen zum Aktuieren desselben Freiheitsgrades des Endeffektors angeordnet sind, signaltechnisch miteinander verknüpft. Sie können insbesondere leitungstechnisch miteinander verschaltet oder, insbesondere in einem Steuermittel, rechentechnisch miteinander verknüpft sein bzw. werden, insbesondere additiv bzw. subtraktiv.

0184Hierdurch kann in einer Ausführung insbesondere eine gemeinsame Last,

0185insbesondere eine Vorspannung, in zwei Antriebssträngen zum Aktuieren desselben Freiheitsgrades, wenigstens im Wesentlichen, signaltechnisch kompensiert und so vorzugsweise direkt die resultierende aktive bzw. generalisierte Last ermittelt werden. Allgemein sind in einer Ausführung ein erstes und ein zweites Messmittel, die an zwei, insbesondere gegensinnigen, Antriebssträngen zum Aktuieren desselben

0186Freiheitsgrades des Endeffektors angeordnet sind, kompensatorisch miteinander verknüpft. Unter einer kompensatorischen Verknüpfung wird insbesondere eine Verknüpfung der Signale des ersten und zweiten Messmittels derart verstanden, dass eine vorgegebene Last, insbesondere eine Last in einer vorgegebenen Richtung, wenigstens im Wesentlichen kompensiert wird bzw. das gemeinsame, verknüpfte Signal des ersten und zweiten Messmittels, wenigstens im Wesentlichen, unabhängig von einer Last ist, die sowohl durch das erste als auch das zweite Messmittel erfasst wird.

0187Insbesondere hierzu können das erste und zweite Messmittel, die an einem ersten bzw. zweiten Antriebsstrang zum Aktuieren desselben Freiheitsgrades angeordnet sind, in zwei Zweigen einer Wheatstoneschen Brückenschaltung miteinander verknüpft sein, insbesondere in zwei Zweigen einer Wheatstoneschen

0188Halbbrückenschaltung, die vorzugsweise in Reihe zwischen einer Brücken-Eingangsbzw. Speisespannung liegen. In einer Weiterbildung kann die Messanordnung ein drittes Messmittel, welches, insbesondere dem ersten Messmittel gegenüberliegend, an dem ersten Antriebsstrang zum Erfassen einer Last in diesem Antriebsstrang angeordnet ist, und ein viertes Messmittel aufweisen, welches, insbesondere dem zweiten Messmittel gegenüberliegend, an dem zweiten Antriebsstrang zum Erfassen einer Last in diesem Antriebsstrang angeordnet ist, wobei das erste Messmittel in einem ersten Zweig, das zweite Messmittel in einem zweiten Zweig, insbesondere in Reihe mit dem ersten Messmittel zwischen einer Brücken-Eingangs- bzw.

0189Speisespannung, das dritte Messmittel in einem dritten Zweig, insbesondere parallel zu dem zweiten Messmittel zwischen der Speise- bzw. Erregerspannung, und das vierte Messmittel in einem vierten Zweig, insbesondere parallel zu dem ersten

0190Messmittel zwischen der Speisespannung, einer elektrischen Schaltung,

0191insbesondere einer Wheatstoneschen Vollbrückenschaltung miteinander verknüpft sind. Hierdurch können in einer Ausführung nicht nur gemeinsame Lasten, sondern auch Ungleichförmigkeiten, insbesondere Biegemomente, in demselben

0192Antriebsstrang, wenigstens im Wesentlichen, bereits signaltechnisch kompensiert werden. Zusätzlich oder alternativ können erfasste Lasten so signaltechnisch verstärkt werden, insbesondere, indem einander entsprechende Lastkomponenten, die von verschiedenen Messmitteln erfasst werden, sich durch die Verknüpfung addieren. Ein Messmittel der Messanordnung kann in einer Ausführung einen oder mehrere

0193Dehnungsmesser zum, insbesondere elektrischen, magnetischen, optischen und/oder akustischen, Erfassen einer mechanischen Last aufweisen. Hierbei kann es sich insbesondere um, vorzugsweise folienartige, Dehnmessstreifen, deren Widerstand sich vorzugsweise mit ihrer elastischen Dehnung ändert, Halbleiterdehnungsmesser, optische, vorzugsweise faserartige, Dehnungsmesser, insbesondere auf Bragg oder Fabry-Perot-Technologie basierende Dehnungsmesser wie FBG-Dehnungsmesser („optic fiber Bragg grating"), akustische Dehnungsmesser wie insbesondere

0194sogenannte SAW-Dehnungsmesser („strain sensing surface acoustic wave"), piezoelektrische oder magnetoelastische Signalgeber oder dergleichen handeln. In einer Ausführung sind ein oder mehr Messmittel der Messanordnung, wenigstens im Wesentlichen, zum Erfassen einer axialen Zug- und/oder Drucklast in einem

0195Antriebsstrang an diesem Antriebsstrang angeordnet. Beispielsweise kann ein

0196Dehnmessstreifen, wenigstens im Wesentlichen, in Längsrichtung an einem Zugseil oder Druckstab angeordnet bzw. ausgerichtet sein. In einer Ausführung sind ein oder mehr Messmittel der Messanordnung, wenigstens im Wesentlichen, in einer Aussparung eines Antriebsstrangs angeordnet. Hierdurch kann in einer Ausführung die Messanordnung geschützt werden. Zusätzlich oder alternativ kann so ein Hervorragen der Messanordnung über eine Außenkontur des bzw. der Antriebsstränge reduziert, insbesondere verhindert werden, was die

0197Handhabung, insbesondere den Betrieb und/oder die Montage erleichtern kann.

0198Zusätzlich oder alternativ kann der Antriebsstrang im Bereich eines oder mehrerer Messmittel eine Wandstärkenreduzierung aufweisen, insbesondere durch die vorstehend erläuterte Aussparung. Hierdurch kann in einer Ausführung die Sensitivität der Messanordnung erhöht werden. In einer Ausführung kann der Antriebsstrang im Bereich eines oder mehrerer Messmittel zur Wandstärkenreduzierung einen Hohlraum, insbesondere eine Hohlraumerweiterung aufweisen. In einer Weiterbildung kann der Antriebsstrang eine, vorzugsweise dünnwandige, Hülse aufweisen, auf der außen- und/oder innenseitig ein oder mehr Messmittel der Messanordnung angeordnet sind. Die Hülse kann stoffschlüssig mit weiteren Teilen, insbesondere Stäben oder Wellen mit Vollquerschnitt, zu dem Antriebsstrang verbunden, insbesonder verschweißt oder - klebt, werden.

0199In einer Ausführung ist eine erfindungsgemäße Antriebsstranganordnung an, insbesondere in, einem Antriebsmodul eines chirurgischen Instruments angeordnet, mit dem ein Instrumentenschaft, der einen Endeffektor aufweist, insbesondere lösbar, verbindbar ist. Die antriebsmodulseitige Antriebsstranganordnung kann insbesondere eine mechanische Schnittstelle zum Ankoppeln einer instrumentenschaftseitigen Antriebsstranganordnung zum Aktuieren des Endeffektors aufweisen. Ein

0200antriebsmodulseitiger Antriebsstrang kann insbesondere eine Welle eines

0201Elektromotors des Antriebs aufweisen oder mit dieser, insbesondere gelenkig, gekoppelt sein. Durch eine antriebsmodulseitige Messanordnung können in

0202vorteilhafter Weise Lasten weit entfernt von dem Endeffektor, insbesondere

0203extrakorporal, vorzugsweise hinter einer Sterilbarriere bzw. in einem sterilen Gehäuse des Antriebsmoduls, erfasst werden.

0204Zusätzlich oder alternativ kann in einer Ausführung eine erfindungsgemäße

0205Antriebsstranganordnung an, insbesondere in, einem Instrumentenschaft eines chirurgischen Instruments mit einem Endeffektor angeordnet sein, mit dem ein

0206Antriebsmodul, das einen Antrieb aufweist, insbesondere lösbar, verbindbar ist. Die instrumentenschaftseitige Antriebsstranganordnung kann insbesondere eine

0207mechanische Schnittstelle zum Ankoppeln einer antriebsmodulseitigen Antriebsstranganordnung aufweisen, die mit dem Antrieb gekoppelt ist. Durch eine instrumentenschaftseitige Messanordnung können vorzugsweise Lasten in der Nähe des Endeffektors unmittelbar erfasst werden.

0208Eine antriebsmodulseitige Antriebsstranganordnung und eine

0209instrumentenschaftseitige Antriebsstranganordnung, von denen an wenigstens einer eine Messanordnung zum Erfassen von Lasten in dieser Antriebsstranganordnung angeordnet ist, sind in einer Ausführung der vorliegenden Erfindung über eine

0210Schnittstelle koppelbar bzw. lösbar gekoppelt.

0211Sie können in einer Ausführung translatorisch koppelbar bzw. gekoppelt sein.

0212Hierunter wird vorliegend insbesondere verstanden, dass ein antriebsmodulseitiger und ein damit gekoppelter instrumentenschaftseitiger Antriebsstrang an der

0213Schnittstelle translatorisch beweglich sind bzw. bewegt werden, um einen

0214Freiheitsgrad des Endeffektors zu aktuieren, wobei diese translatorische Bewegung im weiteren antriebsmodulseitigen und/oder instrumentenschaftseitigen

0215Antriebsstrang in eine rotatorische Bewegung umgesetzt werden bzw. sein kann. Gleichermaßen können ein antriebsmodulseitiger und ein damit gekoppelter instrumentenschaftseitiger Antriebsstrang an der Schnittstelle rotatorisch gekoppelt sein bzw. werden, wobei diese rotatorische Bewegung in der Schnittstelle im weiteren antriebsmodulseitigen und/oder instrumentenschaftseitigen Antriebsstrang in eine translatorische Bewegung umgesetzt werden bzw. sein kann.

0216In einer Ausführung sind eine antriebsmodulseitige Antriebsstranganordnung und eine instrumentenschaftseitige Antriebsstranganordnung, von denen an wenigstens einer eine Messanordnung zum Erfassen von Lasten in dieser Antriebsstranganordnung angeordnet ist, über eine Schnittstelle einseitig koppelbar bzw. lösbar gekoppelt. Hierunter wird vorliegend insbesondere verstanden, dass ein antriebsmodulseitiger und ein damit gekoppelter bzw. koppelbarer instrumentenschaftseitiger Antriebsstrang eine sogenannte einseitige Bindung aufweisen bzw. nur Kräfte oder Momente in einer Richtung übertragen können, insbesondere nur Druckkräfte. In einer Weiterbildung weisen ein antriebsmodulseitiger und ein damit gekoppelter bzw. koppelbarer instrumentenschaftseitiger Antriebsstrang an der Schnittstelle einander

0217gegenüberliegende, vorzugsweise fluchtende, Stößel auf, die verschieblich gelagert sind und aufeinander, wenigstens im Wesentlichen, nur Druckkräfte übertragen. In einer Ausführung sind eine antriebsmodulseitige und eine damit gekoppelte bzw. koppelbare instrumentenschaftseitige Antriebsstranganordnung über eine, vorzugsweise folienartige und/oder flexible Sterilbarriere gekoppelt. Die Sterilbarriere kann in einer Ausführung translatorische Bewegungen der

0218Antriebsstranganordnungen an der Schnittstelle unter, vorzugweise elastischer, Deformation mitmachen und/oder beweglich, insbesondere verschieblich und/oder drehbar, gelagerte Kupplungselemente aufweisen.

0219Wie vorstehend erläutert, kann durch die erfindungsgemäße Messanordnung in einer Ausführung vorzugsweise eine aktive bzw. generalisierte Last direkt erfasst und so eine Rückmeldung an einen Teleoperateur verbessert werden. Entsprechend wird nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ein manuelles Teleoperationsmittel eines chirurgischen Instruments auf Basis einer oder mehrerer durch die

0220Messanordnung erfassten Lasten gesteuert, wobei zur kompakteren Darstellung auch ein Regeln verallgemeinernd als Steuern im Sinne der vorliegenden Erfindung bezeichnet wird. Ein manuelles Teleoperationsmittel kann insbesondere einen oder mehrere Hebel, Handgriffe, Handschuhe, Joysticks oder ein sogenanntes

0221Spiegelinstrument aufweisen, dessen Bewegungen mit den Bewegungen des chirurgischen Instruments, vorzugsweise steuerungstechnisch, gekoppelt sind. Auf Basis von durch die Messanordnung erfassten Lasten kann ein solches

0222Teleoperationsmittel, insbesondere motorisch, aktuiert werden, um dem

0223Teleoperateur eine haptische Rückmeldung über den Operationsvorgang zu vermitteln. Insbesondere können auf den Endeffektor wirkende Kräfte auf Basis von durch die Messanordnung erfasste Lasten auf das Teleoperationsmittel aufgeprägt werden, um dem Teleoperateur ein Kraft-Feedback zu vermitteln. Zusätzlich oder alternativ können durch die Messanordnung erfasste Lasten auch zum Steuern, insbesondere Regeln, des Antriebs genutzt werden. Beispielsweise kann eine von einem Motor aufzuprägende Sollkraft mit einer Istkraft in einem

0224Antriebsstrang verglichen und auf dieser Basis der Motor geregelt werden.

0225Entsprechend ist nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Steuermittel zum Steuern eines chirurgischen Instruments dazu eingerichtet, eine oder mehrere durch die Messanordnung erfasste Lasten weiterzu verarbeiten, insbesondere den Antrieb und/oder ein manuelles Teleoperationsmittel auf Basis von durch die Messanordnung erfassten Lasten zu steuern. Ein Mittel im Sinne der vorliegenden Erfindung kann hard- und/oder Software technisch ausgebildet sein, insbesondere eine, vorzugsweise mit einem Speicher- und/oder Bussystem daten- bzw. signalverbundene,

0226insbesondere digitale, Verarbeitungs-, insbesondere Mikroprozessoreinheit (CPU) und/oder ein oder mehrere Programme oder Programmmodule aufweisen. Die CPU kann dazu ausgebildet sein, Befehle, die als ein in einem Speichersystem abgelegtes Programm implementiert sind, abzuarbeiten, Eingangssignale von einem Datenbus zu erfassen und/oder Ausgangssignale an einen Datenbus abzugeben. Ein

0227Speichersystem kann ein oder mehrere, insbesondere verschiedene, Speichermedien, insbesondere optische, magnetische, Festkörper- und/oder andere nicht-flüchtige Medien aufweisen. Das Programm kann derart beschaffen sein, dass es die hier beschriebenen Verfahren verkörpert bzw. auszuführen imstande ist, sodass die CPU die Schritte solcher Verfahren ausführen kann und damit insbesondere den Antrieb und/oder das Teleoperationsmittel steuern kann.

0228Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein chirurgisches Instrument einen Instrumentenschaft und eine damit lösbar verbindbare, insbesondere

0229verbundene, Antriebseinheit auf. Das Instrument ist in einer Ausführung ein

0230robotergeführtes Instrument. Hierzu weist in einer Weiterbildung der

0231Instrumentenschaft und/oder die Antriebseinheit eine, insbesondere mechanische, signal- und/oder energietechnische, insbesondere elektrische, hydraulische und/oder pneumatische, Schnittstelle zum Befestigen an einem Roboter auf. In einer

0232Ausführung ist das Instrument ein minimalinvasives chirurgisches Instrument, dessen Instrumentenschaft zum teilweisen Einführen in einen Patienten durch eine lokale natürliche oder künstliche Öffnung, insbesondere eine Körperöffnung oder einen Trokar, vorgesehen ist.

0233Ein Instrumentenschaft nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung weist einen oder mehrere Freiheitsgrade auf. In einer Ausführung weist der Instrumentenschaft ein, insbesondere wenigstens im Wesentlichen zylindrisches, Rohr auf. Ein

0234Freiheitsgrad des Instrumentenschaftes kann dann insbesondere ein

0235Gelenkfreiheitsgrad eines Gelenkes zwischen zwei Rohrstücken oder ein elastischer Freiheitsgrad eines flexiblen Rohres sein. In einer Ausführung weist der

0236Instrumentenschaft einen Endeffektor auf, insbesondere eine Zange, Klemme oder Klammer, ein Skalpell, einen Bohrer, eine Nadel bzw. Kanüle zum Aufnehmen und/oder Einbringen von gasförmigem und/oder flüssigem Fluid und/oder eine Optik zum Aussenden und/oder Empfangen elektromagnetischer Strahlung, insbesondere ein Lichtwellenleiterende eines Endoskops oder Lasers. Ein Freiheitsgrad des

0237Instrumentenschaftes kann dann insbesondere ein Freiheitsgrad des Endeffektors sein, insbesondere ein translatorischer oder rotatorischer Freiheitsgrad gegenüber dem Rohr oder ein funktionaler Freiheitsgrad, insbesondere zum Öffnen bzw.

0238Schließen einer Zange, Klemme, Klammer, Kanüle und/oder Optik oder dergleichen. Ein funktionaler Freiheitsgrad im Sinne der vorliegenden Erfindung kann insbesondere eine Bewegungsmöglichkeit von zwei Endeffektorteilen relativ zueinander

0239beschreiben. In einer Ausführung kann das Rohr einen rotatorischen Freiheitsgrad gegenüber einem proximalen Instrumentengehäuse des Instrumentenschafts aufweisen.

0240Zum Aktuieren eines Freiheitsgrades weist der Instrumentenschaft ein oder mehrere, insbesondere gegensinnig wirkende, Eintriebsglieder auf. Ein Eintriebsglied ist in einer Ausführung translatorisch bzw. verschiebbar und/oder rotatorisch bzw. drehbar in einer Schnittstelle des Instrumentenschaftes gelagert, um durch eine translatorische bzw. rotatorische Bewegung einen Freiheitsgrad des Instrumentenschaftes zu aktuieren. Es kann hierzu mit einem Rohr(teil) oder Endeffektor des

0241Instrumentenschaftes gekoppelt sein, insbesondere durch eine Druckstange, ein Zugseil bzw. Kabeltrum und/oder ein Getriebe, insbesondere zum Umsetzen einer translatorischen und rotatorischen Bewegung ineinander. In einer Ausführung weist der Instrumentenschaft, insbesondere eine Schnittstelle des Instrumentenschaftes zum Koppeln mit der Antriebseinheit, eine Eintriebsgliedanordnung mit mehreren Eintriebsgliedern auf. In einer Weiterbildung ist wenigstens ein Freiheitsgrad des Instrumentenschaftes durch zwei, insbesondere gegenläufige, Eintriebsglieder gegensinnig aktuierbar, beispielsweise ein verschwenkbarer Endeffektor durch zwei gegenläufige Druckstangen auf- und abschwenkbar.

0242Eine Antriebseinheit nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung weist ein Gehäuse und ein oder mehrere Antriebsmodule auf. Wenigstens ein, vorzugsweise alle Antriebsmodule weisen jeweils einen Antrieb und eine Abtriebsgliedanordnung mit einem oder mehreren beweglichen Abtriebsgliedern auf. Der Antrieb kann

0243insbesondere einen elektromagnetischen, hydraulischen oder pneumatischen Drehoder Linearmotor aufweisen, insbesondere ein Elektromotor sein. In einer Ausführung aktuiert der Antrieb genau ein Abtriebsglied. In einer anderen Ausführung aktuiert der Antrieb, insbesondere gegensinnig, zwei Abtriebsglieder. Ein oder mehrere Abtriebsglieder sind in einer Ausführung translatorisch bzw.

0244verschiebbar und/oder rotatorisch bzw. drehbar in einer Schnittstelle des

0245Antriebsmoduls gelagert, um durch eine translatorische bzw. rotatorische Bewegung einen Freiheitsgrad des Instrumentenschaftes zu aktuieren. Ab- und

0246Eintriebsgliedanordnung können in einer Ausführung direkt oder über eine Kupplung einseitig gekoppelt werden bzw. sein. Hierunter wird in fachüblicher Weise verstanden, dass Kräfte nur in einer Aktuierungsrichtung von dem Abtriebs- auf das Eintriebsglied übertragbar sind, während Abtriebs- und Eintriebsglied sich in der entgegengesetzten Richtung voneinander entfernen können. In einer Weiterbildung weist eine

0247Abtriebsgliedanordnung zwei gegenläufige bzw. gegensinnig aktuierte Abtriebsglieder, insbesondere zwei Druckstangen, auf, die einseitig mit entsprechenden gegenläufigen Eintriebsgliedern direkt oder über eine Kupplung koppelbar bzw. gekoppelt sind. In einer anderen Ausführung sind Ab- und Eintriebsgliedanordnung direkt oder über eine Kupplung zweiseitig koppelbar bzw. gekoppelt. Hierunter wird entsprechend

0248verstanden, dass Kräfte in zwei entgegengesetzten Aktuierungsrichtungen von dem Abtriebs- auf das Eintriebsglied übertragbar sind. In einer Weiterbildung weist eine Abtriebsgliedanordnung ein drehbares Abtriebsglied, insbesondere eine Abtriebswelle eines Elektromotors oder Getriebes, auf, das drehfest mit einem entsprechenden drehbaren Eintreibsglied koppelbar bzw. gekoppelt ist. Zur kompakteren Darstellung wird vorliegend auch ein antiparalleles Kräftepaar, d.h. ein Drehmoment,

0249verallgemeinernd als Kraft bezeichnet.

0250Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung sind ein oder mehrere Antriebsmodule in dem, insbesondere geschlossenen, Gehäuse der Antriebseinheit jeweils in einer Koppelrichtung bzw. gegen die Eintriebsgliedanordnung beweglich gelagert und vorgespannt. Die Koppelrichtungen von zwei, vorzugsweise allen, Antriebsmodulen können, wenigstens im Wesentlichen, parallel sein. Gleichermaßen können die

0251Koppelrichtungen von zwei Antriebsmodulen einen Winkel einschließen, dessen Betrag vorzugsweise kleiner als 90°, insbesondere kleiner als 45° ist.

0252Indem nicht oder nicht nur die einzelnen Abtriebsglieder vorgespannt werden, wie dies die eingangs genannte WO 201 1/143022 A1 vorschlägt, sondern nach diesem Aspekt ausschließlich oder zusätzlich das Antriebsmodul in dem Gehäuse und dadurch dessen Abtriebsgliedanordnung als Ganzes, kann in einer Ausführung die Kopplung zwischen Abtriebs- und Eintriebsanordnung verbessert werden. Zusätzlich oder alternativ können das Gewicht, der Bauraum und/oder -aufwand reduziert und/oder die Bedienung verbessert werden. In einer Ausführung weist ein Antriebsmodul ein hydraulisches, ein pneumatisches und/oder ein elastisches Federmittel, insbesondere wenigstens ein Hydraulik- oder Pneumatikzylinder und/oder eine Druck- und/oder Zugfeder, zum Vorspannen auf, das das Antriebsmodul in dem Gehäuse fesselt und in Koppelrichtung bzw. gegen die Eintriebsgliedanordnung vorgespannt ist. Ein hydraulisches oder pneumatisches Federmittel kann in einer Weiterbildung schaltbare ausgebildet sein, insbesondere in einen drucklosen Zustand, in dem es, wenigstens im Wesentlichen, keine Kraft ausübt. Vorteilhaft erfordert die Verstellung des Antriebsmoduls im Gehäuse nach einem Wegnehmen des Überdrucks eines hydraulischen oder pneumatischen Federmittels keine nennenswerte Bedienkraft. Zusätzlich oder alternativ kann ein Antriebsmodul in einer Ausführung eine

0253Magnetanordnung zum Vorspannen des Antriebsmoduls aufweisen. Die

0254Magnetanordnung kann einen oder mehrere Permanent- oder Elektromagnete aufweisen, die an dem einen von dem Gehäuse und dem Antriebsmodul angeordnet sind. Das andere von dem Gehäuse und dem Antriebsmodul kann einen oder mehrere weitere Elektromagnete und/oder hart- oder weichmagnetische Bereiche, insbesondere wenigstens einen weiteren Permanentmagneten, aufweisen, der diesem bzw. diesen Permanent- oder Elektromagneten vorzugsweise gegenüberliegt und von diesem magnetisch permanent oder bei Bestromung angezogen oder abgestoßen wird. In einer Ausführung ist wenigstens ein Permanent- oder Elektromagnet an dem

0255Gehäuse auf einer instrumentenschaftabgewandten Seite angeordnet und,

0256vorzugsweise diesem gegenüberliegend, wenigstens ein weiterer Elektromagnet oder hart- oder weichmagnetischer Bereich, insbesondere wenigstens ein weiterer

0257Permanentmagnet, an dem Antriebsmodul angeordnet. Zusätzlich oder alternativ kann wenigstens ein Permanent- oder Elektromagnet an dem Gehäuse auf einer instrumentenschaftzugewandten Seite angeordnet und, vorzugsweise diesem gegenüberliegend, wenigstens ein weiterer Elektromagnet oder hart- oder weichmagnetischer Bereich, insbesondere wenigstens ein weiterer Permanentmagnet, an dem Antriebsmodul angeordnet sein. Zusätzlich oder alternativ kann wenigstens ein Permanent- oder Elektromagnet an dem Antriebsmodul auf einer

0258instrumentenschaftabgewandten Seite angeordnet und, vorzugsweise diesem gegenüberliegend, wenigstens ein weiterer Elektromagnet oder hart- oder

0259weichmagnetischer Bereich, insbesondere wenigstens ein weiterer Permanentmagnet, an dem Gehäuse angeordnet sein. Zusätzlich oder alternativ kann wenigstens ein Permanent- oder Elektromagnet an dem Antriebsmodul auf einer

0260instrumentenschaftzugewandten Seite angeordnet und, vorzugsweise diesem gegenüberliegend, wenigstens ein weiterer Elektromagnet oder hart- oder

0261weichmagnetischer Bereich, insbesondere wenigstens ein weiterer Permanentmagnet, an dem Gehäuse angeordnet sein. Durch magnetische Anziehung bzw. Abstoßung zwischen diesen kann das Antriebsmodul in dem Gehäuse gegen die

0262Eintriebsgliedanordnung vorgespannt werden. Während bei einer Vorspannung durch ein Federmittel, beispielsweise infolge der Entspannung einer mechanischen Feder oder einer Volumenvergrößerung eines Hydraulik- oder Pneumatikvolumens, die Vorspannkraft mit zunehmender Verstellung des Antriebsmoduls im Gehäuse abnimmt, kann eine (elektro)magentische

0263Vorspannung bei zunehmender Verstellung des Antriebsmoduls im Gehäuse

0264vorteilhafterweise zunehmen.

0265In einer Weiterbildung weist die Magnetanordnung einen oder mehrere wahlweise, insbesondere gesteuert, bestrombare Elektromagnete auf. Auf diese Weise kann die Vorspannung wahlweise, insbesondere gesteuert aufgeprägt werden. Zur

0266kompakteren Darstellung wird vorliegend auch ein Regeln, d.h. die Vorgabe einer Steuergröße auf Basis einer erfassten Ist-Größe, verallgemeinernd als Steuern bezeichnet.

0267In einer Ausführung weist die Magnetanordnung ein oder mehrere, vorzugsweise unmagnetische, Abstandselemente auf, die einen direkten Kontakt zwischen einem Elektro- oder Permanetmagneten an einem von dem Gehäuse der Antriebseinheit und dem Antriebsmodul mit einem weich- oder hartmagnetischen Bereich, insbesondere einem (weiteren) Permanetmagneten an dem anderen von dem Gehäuse der Antriebseinheit und dem Antriebsmodul verhindern, um so einen magnetischen

0268Kurzschluss zu vermeiden, zu dessen Lösen eine übermäßige Kraft erforderlich wäre.

0269Beim oder nach dem Koppeln von Ab- und Eintriebsanordnung bzw. Antriebseinheit und Instrumentenschaft muss nach dem vorstehend erläuterten Aspekt die

0270Vorspannung des Antriebsmoduls aufgebaut werden.

0271Dies kann in einer Ausführung, wie vorstehend erläutert, durch wahlweises Bestromen eines oder mehrerer Elektromagnete der Magnetanordnung erfolgen. Auf diese Weise muss ein Bedienpersonal, insbesondere bei den hohen Anforderungen im OP-Betrieb, vorteilhaft allenfalls geringe Kräfte zum Koppeln von Antriebseinheit und

0272Instrumentenschaft aufbringen.

0273Zusätzlich oder alternativ kann in einer Ausführung eine, insbesondere mechanische und/oder magnetische, Rückzuganordnung zum Zurückziehen des Antriebsmoduls gegen die Vorspannung vorgesehen sein. So kann in einer Ausführung eine

0274Magnetanordnung wahlweise aktiviert werden, um das Antriebsmodul unter (weiterem) Vorspannen eines Federmittels von der Eintriebsanordnung weg zu ziehen. Wird die Bestromung der Magnetanordnung, vorzugsweise gesteuert, beispielsweise linear, reduziert, baut das Federmittel die Vorspannung auf.

0275Eine Weiterbildung basiert auf der Idee, den Arbeitsbereich des Antriebs des

0276Antriebsmoduls aufzuteilen in einen Aktuierbereich, in dem der Antrieb die

0277Abtriebsgliedanordnung zum Aktuieren eines Freiheitsgrads des

0278Instrumentenschaftes aktuiert, und einem hiervon verschiedenen Rückzugbereich, in dem der Antrieb die Rückzuganordnung aktuiert. Beide Bereiche können

0279insbesondere durch einen mechanischen Anschlag für ein Abtriebsmittel des Antriebs voneinander getrennt sein, wobei das Abtriebsmittel das Antriebsmodul gegen die Vorspannung verschiebt, wenn es sich an dem mechanischen Anschlag abstützt.

0280Indem der Antrieb über den Aktuierbereich hinaus verstellt wird, kann so durch entsprechende Steuerung des Antriebs das Antriebsmodul vorzugsweise motorisch gegen die Vorspannung zurückgezogen werden, was, wie vorstehend erläutert, das Koppeln von Instrumentenschaft und Antriebseinheit vorteilhaft vereinfacht. In einer vorteilhaften Weiterbildung weist die Antriebseinheit eine Antriebsmodul- Verriegelungsanordnung zum Verriegeln des zurückgezogenen Antriebsmoduls auf. Diese kann insbesondere mechanisch, vorzugsweise form- und/oder reibschlüssig, und/oder (elektro)magnetisch und/oder pneumatisch ausgebildet sein. In einer exemplarischen Ausführung kann ein Riegel verstellt werden und das Abtriebsmodul gegen eine vorspannungsinduzierte Verstellung in Koppelrichtung sichern. Auf diese Weise kann das (stärker vorgespannte) Antriebsmodul bzw. dessen

0281Abtriebsanordnung in einer Ausführung auch, wenn Antriebseinheit und

0282Instrumentenschaft miteinander verbunden werden bzw. sind, von der

0283Eintriebsanordnung beabstandet werden.

0284Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung schließt die Koppelrichtung, in der das Antriebsmodul in dem Gehäuse der Antriebseinheit beweglich gelagert und

0285vorgespannt ist, mit einer Längsachse des Instrumentenschaftes einen Winkel ein, dessen Betrag größer ist als 0°, insbesondere größer als 45°. In einer Ausführung beträgt der Winkel, wenigstens im Wesentlichen, 90° bzw. die Koppelrichtung ist, wenigstens im Wesentlichen, senkrecht bzw. orthogonal zur Längsachse des

0286Instrumentenschaftes.

0287Indem die Koppelrichtung nicht parallel zur Längsachse des Instrumentenschaftes ist, wie dies in der eingangs genannten WO 201 1/143022 A1 der Fall ist, sondern nach diesem Aspekt mit der Längsachse einen von Null verschiedenen, insbesondere rechten, Winkel einschließt, interferieren in einer Ausführung vorteilhaft

0288Deformationen des Instrumentenschaftes nicht oder nur weniger mit der Vorspannung, da deren Kraftrichtungen nicht übereinstimmen. Auf diese Weise kann vorzugsweise insbesondere eine Longitudinalschwingung im Instrumentenschaft von der

0289Vorspannung des Antriebsmoduls, wenigstens teilweise, entkoppelt und diese so verbessert werden.

0290Die Koppelrichtung kann in einer Ausführung, wenigstens im Wesentlichen, mit einer Aktuierungsrichtung der Ab- und/oder Eintriebsgliedanordnung übereinstimmen. Unter einer Koppelrichtung wird insbesondere eine Bewegungsrichtung verstanden, in der ein Ab- bzw. Eintriebsglied beweglich gelagert und vorgespannt ist bzw. wird, um mit einem entsprechenden Ein- bzw. Abtriebsglied zu koppeln. Unter einer

0291Aktuierungsrichtung wird insbesondere eine Bewegungsrichtung verstanden, in der ein Ab- bzw. Eintriebsglied beweglich ist, um einen Freiheitsgrad des Instrumentenschaftes zu aktuieren. Sind beispielsweise ein Ab- und ein damit gekoppeltes Eintriebsglied als einseitig gekoppelte Druckstangen bzw. -Stößel ausgebildet, stellt die Längsachsenrichtung des Stößelpaares, in der der Ab- gegen den Eintriebsstößel vorgespannt ist, die Koppelrichtung dar. Diese stellt auch die Aktuierungsrichtung dar, in der das Stößelpaar durch den Antrieb bewegt wird, um einen Freiheitsgrad des Instrumentenschaftes zu aktuieren. Sind in einem anderen Beispiel ein Ab- und ein damit gekoppeltes Eintriebsglied als zweiseitig drehfest gekoppelte Wellen ausgebildet, stellt die Längsachsenrichtung des Wellenpaares, um die das Stößelpaar durch den Antrieb gedreht wird, um einen Freiheitsgrad des

0292Instrumentenschaftes zu aktuieren, die Aktuierungsrichtung dar. Diese stellt auch die Koppelrichtung dar, in der die Ab- gegen die Eintriebswelle vorgespannt ist.

0293In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung weist ein Instrumentenschaft eine Aufnahme zur, insbesondere formschlüssigen, lösbaren Befestigung einer

0294Antriebseinheit auf.

0295Die Antriebseinheit kann in einer Ausführung durch einen Bajonettverschluss formschlüssig lösbar in der Aufnahme befestigbar bzw. befestigt sein bzw. werden. Hierzu kann eine von der Antriebseinheit und der Aufnahme eine oder mehrere Vorsprünge aufweisen, die infolge einer Verdrehung der Antriebseinheit in der Aufnahme in entsprechende Aussparungen der anderen von der Antriebseinheit und der Aufnahme eingreifen. Gleichermaßen kann eine von der Antriebseinheit und der Aufnahme eine oder mehrere Vorsprünge aufweisen, die infolge einer Verschiebung der Antriebseinheit innerhalb der Aufnahme, vorzugsweise durch Aufbringen einer Vorspannkraft, in entsprechende Aussparungen der anderen von der Antriebseinheit und der Aufnahme eingreifen und/oder in diesen verschoben werden. In einer

0296Ausführung erstreckt sich eine Aussparung quer, insbesondere senkrecht, zu einer Einführrichtung der Antriebseinheit in die Aufnahme, so dass ein Vorsprung nach Einführen der Antriebseinheit in die Aufnahme quer zur Einführrichtung in der Aussparung verschoben werden kann und in dieser verschobenen Stellung die Antriebseinheit formschlüssig gegen ein Herausziehen aus der Aufnahme sichert. Vorzugsweise erfolgt diese Verschiebung durch Aufprägen der Vorspannkraft, so dass die Verschiebung nach Wegfall der Vorspannkraft reversibel ist, um die

0297Antriebseinheit wieder aus der Aufnahme herauszuziehen. Die Aufnahme kann in einer Ausführung eine ein- oder mehrteilige, insbesondere formschlüssige, Führung zum Einführen der Antriebseinheit in einer Einführrichtung aufweisen. Die Führung kann insbesondere eine oder mehrere Führungsnuten und/oder -rippen aufweisen, die dazu ausgebildet sind, mit entsprechenden

0298Vorsprüngen bzw. Vertiefungen an der Antriebseinheit formschlüssig

0299zusammenzuwirken. Auf diese Weise kann das Verbinden bzw. Lösen von

0300Antriebseinheit und Instrumentenschaft verbessert werden.

0301Zusätzlich oder alternativ kann die Aufnahme in einer Ausführung eine Einführöffnung zum Einführen der Antriebseinheit in einer Einführrichtung aufweisen. Die

0302Einführöffnung kann in einer Weiterbildung, insbesondere durch eine verschwenk- und/oder -schiebbare Klappe, verschließbar sein, um die Antriebseinheit entgegen der Einführrichtung zu sichern, insbesondere festzulegen.

0303Zusätzlich oder alternativ kann der Instrumentenschaft eine Antriebseinheit- Verriegelungsanordnung zum, insbesondere form- und/oder reibschlüssigen,

0304Verriegeln der Antriebseinheit in der Aufnahme aufweisen, insbesondere eines beweglichen, vorzugsweise vorgespannten, Riegels, der in der Antriebseinheit einrastet, wenn diese in der Aufnahme platziert ist.

0305Zusätzlich oder alternativ kann die Aufnahme relativ zu einer Längsachse des

0306Instrumentenschafts beweglich, insbesondere verschwenkbar, sein. Dies ermöglicht es in einer Ausführung, die Antriebseinheit zunächst, wenigstens teilweise, in die in eine Aufnahmestellung bewegte, insbesondere verschwenkte Aufnahme einzuführen, und dann die Aufnahme in eine Verriegelungsstellung zu bewegen, insbesondere zu verschwenken, wobei die Antriebseinheit vorzugsweise in der Verriegelungsstellung der Aufnahme formschlüssig fixiert ist. Auf diese Weise kann insbesondere der Zugang zur Aufnahme verbessert und zugleich eine Fixierungsfunktionalität der Antriebseinheit in der Aufnahme integriert werden.

0307Die Einführrichtung kann in einer Ausführung, wenigstens im Wesentlichen, senkrecht zur Längsachse des Instrumentenschaftes sein. Die Einführöffnung kann dann insbesondere auf der instrumentenschaftabgewandten Seite angeordnet sein, insbesondere, um einen Antriebseinheitenwechsel bei teilweise in einen Patienten eingeführtem Instrumentenschaft zu erleichtern. Gleichermaßen kann die Einführöffnung in einer Ausführung auf der instrumentenschaftzugewandten Seite angeordnet sein, insbesondere, um eine Interferenz zwischen mehreren

0308kooperierenden chirurgischen Instrumenten zu vermeiden.

0309In einer anderen Ausführung kann die Einführrichtung, wenigstens im Wesentlichen, parallel zur Längsachse des Instrumentenschaftes sein. Die Einführöffnung kann dann wiederum insbesondere auf der instrumentenschaftabgewandten Seite angeordnet sein, insbesondere, um einen Antriebseinheitenwechsel bei teilweise in einen

0310Patienten eingeführtem Instrumentenschaft zu erleichtern.

0311Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung stehen ein oder mehrere bewegliche Eintriebsglieder einer Eintriebsgliedanordnung zum Aktuieren eines Freiheitsgrades eines Instrumentenschaftes, wenigstens im Wesentlichen, senkrecht zu einer

0312Längsachse des Instrumentenschaftes zu einer Aufnahme des Instrumentenschaftes für eine Antriebseinheit hin vor. In einer Ausführung ist eine Schnittstelle bzw.

0313Kontaktebene der Eintriebsgliedanordnung, wenigstens im Wesentlichen, parallel zur Längsachse.

0314Indem die Eintriebsglieder nicht parallel zur Längsachse des Instrumentenschaftes vorstehen, wie dies in der eingangs genannten WO 201 1/143022 A1 der Fall ist, sondern nach diesem Aspekt wenigstens im Wesentlichen, senkrecht, interferieren in einer Ausführung vorteilhaft Deformationen des Instrumentenschaftes nicht oder nur weniger mit der Kopplung der Ab- und Eintriebsanordnung. Auf diese Weise kann vorzugsweise insbesondere eine Longitudinalschwingung im Instrumentenschaft, wenigstens teilweise, entkoppelt werden.

0315Insbesondere, um ein Einführen einer Antriebseinheit in eine Aufnahme eines

0316Instrumentenschaftes zu verbessern, kann in einer Ausführung der vorliegenden Erfindung eine Eintriebsgliedanordnung des Instrumentenschaftes und/oder eine Abtriebsgliedanordnung der Antriebseinheit in einer Vertiefung, insbesondere in Koppelrichtung, angeordnet sein. Zusätzlich oder alternativ kann die Antriebseinheit ein, insbesondere konvergentes und/oder bewegliches, Verdrängungsmittel zum Verdrängen der Eintriebsgliedanordnung des Instrumentenschaftes bei einem

0317Einführen der Antriebseinheit in die Aufnahme des Instrumentenschaftes aufweisen. Das bewegliche Verdrängungsmittel kann insbesondere eine oder mehrere drehbare Rollen aufweisen, welche beim Einführen überdurchschnittlich vorstehende

0318Eintriebsglieder einer Eintriebsgliedanordnung zurückdrängen und so die

0319Eintriebsgliedanordnung nivellieren. Zusätzlich oder alternativ kann das

0320Verdrängungsmittel eine in Einführrichtung konvergierende, insbesondere

0321abgeschrägte oder konvexe, Fläche zum Zurückdrängen überdurchschnittlich vorstehender Eintriebsglieder aufweisen. Nach Überlaufen der Rolle(n) und/oder konvexen Fläche, stehen die Eintriebsglieder vorzugsweise, wenigstens im

0322Wesentlichen, gleichmäßig zu der Aufnahme des Instrumentenschaftes hin vor. An eine in Einführrichtung konvergierende, insbesondere abgeschrägte oder konvexe, Fläche kann sich in einer Weiterbildung eine in Einführrichtung divergierende, insbesondere gegensinnig abgeschrägte oder konvexe, Fläche anschließen, um auch bei einem Ausführen der Antriebseinheit aus der Aufnahme vorstehende

0323Eintriebsglieder zurückzudrängen.

0324Ein chirurgisches Instrument nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein Antriebsmodul mit einem oder mehreren drehbaren Abtriebsgliedern auf. Ein

0325Abtriebsglied ist in einer Ausführung eine Abtriebswelle eines Aktuators des

0326Antriebsmoduls, insbesondere eines Elektromotors oder eines damit gekoppelten Getriebes. In einer Ausführung ist ein Abtriebsglied unbegrenzt drehbar, in einer anderen Ausführung um höchstens 360°, vorzugsweise um höchstens 215°. Das chirurgische Instrument weist weiter einen Instrumentenschaft auf, der mit dem Antriebsmodul lösbar verbindbar, insbesondere verbunden ist. Der Instrumentenschaft weist einen oder mehrere, insbesondere intrakorporale, Freiheitsgrade auf.

0327In einer Ausführung weist der Instrumentenschaft ein starres, gelenkiges oder biegsamens Rohr auf, an dessen distalem Ende ein Endeffektor, insbesondere ein Skalpell, eine Zange, Schere, Klemme, Nadel, Pipette oder dergleichen angeordnet sein kann. Der Endeffektor kann eine Öffnung zum Ein- und/oder Austreten von elektromagnetischer Strahlung, insbesondere eine Optik einer Kamera oder eines Lasers, und/oder von gasförmigen und/oder flüssigen Fluid, insbesondere eine Saugbzw. Spüldüse, aufweisen. Der Endeffektor kann einen oder mehrere funktionale Freiheitsgrade, beispielsweise das Öffnen und Schließen einer Zange oder Öffnung, aufweisen. Zusätzlich oder alternativ kann der Endeffektor einen oder mehrere kinematische Freiheitsgrade, beispielsweise das Drehen und/oder Verschieben einer Zange oder Öffnung, aufweisen. Ein intrakorporaler Freiheitsgrad des Instrumentenschaftes kann insbesondere ein funktionaler oder kinematischer Freiheitsgrad eines Endeffektors oder ein Gelenk- bzw. elastischer Freiheitsgrad des gelenkigen oder biegsamen

0328Rohrs sein. In einer Ausführung weist das Rohr einen oder mehrere Drehfreiheitsgrade um seine Längsachse auf. Diese können durch intra- und/oder extrakorporale

0329Drehgelenke implementiert sein. Zur kompakteren Darstellung werden auch solche Drehfreiheitsgrade um die Rohrlängsachse als intrakorporale Freiheitsgrade des Instrumentenschaftes bezeichnet, da sie eine Drehbarkeit eines intrakorporalen Schaftendes, insbesondere Endeffektors darstellen. Um einen oder mehrere

0330Freiheitsgrade des Instrumentenschaftes durch das damit verbundene Antriebsmodul zu aktuieren, weist der Instrumentenschaft ein oder mehrere verschiebbar geführte Eintriebsglieder auf, die mit einem Abtriebsglied des Antriebsmoduls gekoppelt werden bzw. sind, wenn Antriebsmodul und Instrumentenschaft miteinander verbunden sind. Ein Eintriebsglied aktuiert in einer Ausführung einen oder mehrere Freiheitsgrade des Instrumentenschaftes. Gleichermaßen können auch mehrere Eintriebsglieder denselben Freiheitsgrad aktuieren. In einer Ausführung ist ein

0331Eintriebsglied durch ein oder mehrere, insbesondere gegensinnige, Zug- und/oder Druckmittel, beispielsweise Seilzüge oder Druckstangen, mit dem Rohr oder dem Endeffektor des Instrumentenschaftes verbunden, wobei das Zug- und/oder

0332Druckmittel vorzugsweise, wenigstens im Wesentlichen, parallel zu einer

0333Verschiebeachse des Eintriebsgliedes ist. In einer Ausführung ist ein Eintriebsglied formschlüssig und/oder zwischen zwei Endanschlägen, verschiebbar geführt. Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird somit eine Drehbewegung wenigstens eines Abtriebsgliedes in einer Schnittstelle zwischen dem Antriebsmodul und dem Instrumentenschaft in eine translatorische, insbesondere lineare, Bewegung eines mit dem Abtriebsglied gekoppelten Eintriebsgliedes umgesetzt.

0334Hierzu sind Ab- und Eintriebsglied nach einem Aspekt in der Schnittstelle

0335kreuzschubkurbelartig koppelbar bzw. gekoppelt. Nach einem Aspekt der

0336vorliegenden Erfindung weist die Schnittstelle eine, insbesondere gerade bzw. lineare, Nut und ein Führungselement auf, das in der Nut verschiebbar geführt ist, wenn Ab- und Eintriebsglied miteinander gekoppelt sind. In einer Ausführung ist die Nut an, insbesondere in, dem Eintriebsglied angeordnet. Die Nut kann in einer Weiterbildung quer, insbesondere wenigstens im Wesentlichen senkrecht zu einer Verschiebeachse des verschiebbar geführten Eintriebsgliedes sein bzw. mit dieser einen Winkel einschließen, dessen Betrag vorzugsweise zwischen 45° und 90° liegt. Das Führungselement ist, vorzugsweise exzentrisch, an dem drehbaren Abtriebsglied angeordnet. Die Drehachse des drehbaren Abtriebsgliedes ist in einer Weiterbildung quer, insbesondere wenigstens im Wesentlichen senkrecht zu einer Verschiebeachse des verschiebbar geführten Eintriebsgliedes und/oder der Nut.

0337Insbesondere kann in einer Ausführung die Drehachse mit der Verschiebeachse und/oder mit der Nut jeweils einen Winkel einschließen, dessen Betrag vorzugsweise zwischen 45° und 90° liegt.

0338Gleichermaßen kann umgekehrt die Nut an dem Abtriebsglied angeordnet sein, das Führungselement entsprechend an dem Eintriebsglied.

0339Das Eintriebsglied ist in einer Ausführung verschiebbar an dem Instrumentenschaft geführt. Zusätzlich oder alternativ kann es an dem mit dem Instrumentenschaft verbundenen Antriebsmodul verschiebbar geführt sein. Insbesondere kann das Eintriebsglied mit einem größeren Spiel, insbesondere lose, verschiebbar an dem Instrumentenschaft geführt sein und mit einem kleineren Spiel, insbesondere wenigstens im Wesentlichen spielfrei, an dem Antriebsmodul verschiebbar geführt sein, wenn dieses mit dem Instrumentenschaft verbunden ist. Hierdurch kann die aufwändigere, präzisere Führung auf das Antriebsmodul verlagert und so der

0340Instrumentenschaft einfacher und/oder kostengünstiger, insbesondere leichter sterilisierbar und/oder als Einmalartikel ausgebildet werden bzw. sein. Sobald

0341Instrumentenschaft und Antriebsmodul verbunden sind, übernimmt dieses die - präzisere - Führung des Eintriebsgliedes. In einer Ausführung ist das Eintriebsglied unverlierbar, insbesondere formschlüssig, an dem Instrumentenschaft gesichert.

0342In einer Ausführung weist das Führungselement einen oder mehrere drehbar gelagerte Wälzkörper zum Kontaktieren der Nut auf. Hierdurch kann in einer

0343Ausführung vorteilhaft die Reibung zwischen Führungselement und Nut reduziert werden. In einer Weiterbildung weist das Führungselement einen Zapfen auf, auf dem wenigstens ein Wälzkörper in Form eines Laufrings gleitgelagert ist, der ebenfalls einen Wälzkörper im Sinne der vorliegenden Erfindung darstellen kann. Zur kompakteren Darstellung werden also auch ein oder mehrere konzentrische Ringe, deren lnner(st)er auf dem Zapfen angeordnet ist und deren Äußer(st)er die Nut kontaktiert, und von denen wenigstens einer radial innen und/oder außen gleitgelagert ist, zur kompakteren Darstellung verallgemeinernd als Wälzkörper bezeichnet, auch wenn sie keine Roll- bzw. Abwälzbewegung ausführen. In einer anderen Ausführung sind zwischen dem Zapfen und dem Laufring mehrere in Umfangsrichtung verteilte Wälzkörper, insbesondere eines Kugel-, Nadel- oder Zylinderrollenlagers, angeordnet. In einer anderen Ausführung sind auf dem Zapfen ein oder mehrere Wälzkörper, insbesondere eines außenringlosen Kugel-, Nadel- oder Zylinderrollenlagers, angeordnet, die die Nut kontaktieren, wenn Ab- und Eintriebselement gekoppelt sind.

0344Zum Koppeln von Ab- und Eintriebselement kann ein Spiel zwischen der Nut und dem Führungselement in der Verschiebeachse vorteilhaft sein. Auf der anderen Seite ist zur präzisen Aktuierung des Instrumentenschaftes durch das Antriebsmodul eine möglichst spielfreie Kopplung in dieser Achse vorteilhaft. Daher ist in einer

0345Ausführung der vorliegenden Erfindung ein Toleranzelement vorgesehen, welches das Abtriebsglied und das Eintriebsglied in der Verschiebeachse des Eintriebsgliedes verspannt, wenn Ab- und Eintriebsglied miteinander gekoppelt sind. In einer

0346Weiterbildung verspannt das Toleranzelement das am Abtriebsglied angeordnete Führungsglied gegen das Eintriebsglied oder das am Eintriebsglied angeordnete Toleranzelement das Führungsglied gegen das Abtriebsglied. Dieses

0347Toleranzelement kann in einer Ausführung eine präzise Übertragung von

0348Bewegungen zwischen Ab- und Eintriebsglied bewirken und andererseits beim An- bzw. Abkoppeln gegen seine Vorspannung ausweichen und dieses so verbessern. In einer Ausführung weist das Toleranzelement eine Toleranzelementnut auf, die vorzugsweise, wenigstens im Wesentlichen parallel zu der Nut der Schnittstelle ist und von dem Führungselement durchgriffen wird, wenn Ab- und Eintriebselement gekoppelt sind.

0349In einer Weiterbildung ist das Toleranzelement an dem Eintriebsglied und/oder dem Führungselement verschiebbar geführt und gegen dieses elastisch vorgespannt.

0350Gleichermaßen kann es integral mit dem Eintriebsglied oder Führungselement ausgebildet sein, insbesondere durch einen Hohlraum, in den ein integraler Schenkel einfedern kann, der ein- oder beidseitig gelagert ist. Das Toleranzelement ist in einer Ausführung parallel zu einer Verschiebeachse des verschiebbar geführten Eintriebsglieds verschiebbar geführt und vorgespannt.

0351Zusätzlich oder alternativ kann das Toleranzelement axial auf dem Führungselement geführt und vorgespannt sein. In einer Ausführung weisen die Nut und das

0352Führungselement, insbesondere ein Wälzkörper des Führungselementes, und/oder das Toleranzelement, insbesondere gegensinnige, komplementäre Schrägen auf. Insbesondere durch axiales Zustellen solcher Schrägen kann in einer Ausführung ebenfalls das Toleranzelement (auch) in Verschiebeachsen vorspannen und so die Führung des Führungselements in der Nut verbessern. Eine oder mehrere der Schrägen können in einer Weiterbildung konvex, insbesondere bogenförmig ausgebildet sein, vorzugsweise in der Art eines Axial-Pendelrollenlagers mit asymmetrischen Tonnenrollen.

0353Um Ab- und Eintriebsglied miteinander beim oder nach dem Verbinden von

0354Antriebsmodul und Instrumentenschaft zu koppeln bzw. vor oder beim Lösen von Antriebsmodul und Instrumentenschaft voneinander zu entkoppeln, ist das

0355Führungselement in einer Ausführung axial verschiebbar gelagert. Hierdurch kann es axial in die Nut ein- bzw. aus dieser ausgeführt werden.

0356In einer Weiterbildung ist das axial verschiebbar gelagerte Führungselement axial vorgespannt. Auf diese Weise kann es in einer Ausführung selbsttätig in die Nut einfahren und/oder in dieser elastisch gesichert sein.

0357In einer Ausführung ist eine Kulisse zum axialen Verschieben des Führungselements vorgesehen. Auf diese Weise kann durch Drehen des Abtriebsgliedes zunächst über die Kulisse das Führungselement verschoben und so in und/oder außer Eingriff mit der Nut gebracht werden. Die Kulisse kann insbesondere eine oder mehrere

0358Schrägen in Drehrichtung aufweisen, auf denen ein Vorsprung, vorzugsweise ein Bund, des Führungselements durch Drehen des Abtriebsglieds aufläuft und das Führungselement so axial verschiebt. In einer Weiterbildung weist die Kulisse zwei in Drehrichtung voneinander beabstandete gegensinnige Schrägen auf, an denen der Vorsprung in in Drehrichtung voneinander beabstandeten Drehstellungen aufläuft und das Führungselement auf diese Weise in den verschiedenen Drehstellungen gegensinnig axial verschiebt. Der Drehbereich zum axialen Verschieben des Führungselements schließt in einer Ausführung an einen Drehbereich des Abtriebsgliedes zum Aktuieren des damit gekoppelten Eintriebsgliedes an. Auf diese Weise kann durch (Weiter) Drehen des Abtriebsgliedes das Eintriebsglied an- oder abgekoppelt und anschließend bzw. zuvor das Eintriebsglied aktuiert werden.

0359Das Führungselement kann an dem Ab- oder Eintriebsglied axial verschiebbar gelagert und vorgespannt sein. Gleichermaßen kann das Führungselement zusammen mit dem Ab- oder Eintriebsglied axial verschiebbar gelagert und

0360vorgespannt sein. Insbesondere hierzu kann das Abtriebsglied an dem Antriebsmodul und/oder das Eintriebsglied an dem Instrumentenschaft, vorzugsweise parallel zur Drehachse des Abtriebsgliedes, verschiebbar gelagert und vorgespannt sein.

0361Um Ab- und Eintriebsglied miteinander beim oder nach dem Verbinden von

0362Antriebsmodul und Instrumentenschaft zu koppeln bzw. vor oder beim Lösen von Antriebsmodul und Instrumentenschaft voneinander zu entkoppeln, weist in einer Ausführung eine Führungswand der Nut eine Öffnung zum Einführen des

0363Führungselementes durch Drehen des Abtriebsgliedes auf. Hierdurch kann das Führungselement in die Nut ein- bzw. aus dieser herausgedreht werden. Die Öffnung kann insbesondere durch einen verkürzten Schenkel eines offenen bzw. U-förmigen oder im Übrigen geschlossenen bzw. O-förmigen Schenkelpaares ausgebildet sein, das seinerseits die Nut definieren kann.

0364Es kann, insbesondere zur Erfassung einer Koordinate eines Freiheitsgrades des Instrumentenschaftes auf Basis der Drehstellung des damit gekoppelten

0365Abtriebsgliedes, vorteilhaft sein, wenn An- und Eintriebsglied bzw. Führungselement und Nut, wenigstens im Wesentlichen, eineindeutig miteinander koppeln, so dass jeder Position des Eintriebsgliedes in seiner Verschiebeachse genau eine

0366Drehstellung des Abtriebsgliedes entspricht.

0367Insbesondere daher ist in einer Ausführung die Nut asymmetrisch zur Drehachse des Abtriebsgliedes und/oder einer Verschiebeachse des Eintriebsglieds ausgebildet. In einer Weiterbildung erstreckt sie sich, wenigstens im Wesentlichen, nur bis zu dieser Drehachse. In einer Ausführung ist das Eintriebsglied mit genau einem Zug- und/oder Druckmittel verbunden, das, wenigstens im Wesentlichen, parallel zu einer Verschiebeachse des Eintriebsgliedes ist. Hierdurch kann eine Bewegung des Eintriebsglieds vorteilhaft präzise und einfach in eine Aktuierung eines Freiheitsgrades des

0368Instrumentenschaftes umgesetzt werden.

0369Ein chirurgisches Instrument nach der vorliegenden Erfindung kann insbesondere als minimalinvasives und/oder robotergeführtes Instrument verwendet werden. Hierzu weist in einer Ausführung das Instrument, insbesondere der Instrumentenschaft und/oder das Antriebsmodul, eine Schnittstelle zur Anbindung an einen Roboter auf. Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird entsprechend ein Roboter mit einem damit, vorzugsweise lösbar, über eine Schnittstelle verbundenen Instrument unter Schutz gestellt, wie es hier offenbart ist. Gleichermaßen wird ein Antriebsmodul bzw. ein Instrumentenschaft für ein solches chirurgisches Instrument unter Schutz gestellt, das bzw. der eine oder mehrere Nuten oder Führungselemente der hier offenbarten Schnittstelle des chirurgischen Instruments aufweist, um mit

0370entsprechenden Führungselementen bzw. Nuten eines Instrumentenschaftes bzw. Antriebsmoduls zu koppeln.

0371Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung werden bei oder nach einem

0372Verbinden des Antriebsmoduls und des Instrumentenschaftes eines vorstehend erläuterten chirurgischen Instruments das bzw. die Führungselemente in die entsprechende(n) Nut(en) rotiert oder axial eingeschoben, um Ab- und

0373Eintriebsglied(er) zu koppeln. Zum Entkoppeln werden beim oder vor dem Lösen der Verbindung des Antriebsmoduls und des Instrumentenschaftes das bzw. die

0374Führungselemente aus den entsprechende(n) Nut(en) herausrotiert oder axial herausgezogen.

0375Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen und den Ausführungsbeispielen. Hierzu zeigt, teilweise schematisiert:

0376Fig. 1 : eine mechanische Schnittstelle einer Instrumentenanordnung nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung; Fig. 2 bis 6: mechanische Schnittstellen von Instrumentenanordnungen nach weiteren Ausführungen der vorliegenden Erfindung;

0377Fig. 7: verschiedene Ausführungen der einander zugewandten

0378Stirnseiten der Ab- und Eintriebselemente der mechanischen Schnittstellen der Fig. 1 bis 6;

0379Fig. 8 bis 10: Ausgleichsmittel zum Toleranzausgleich;

0380Fig. 11 bis 15: verschiedene Ankopplungen eines instrumentenschaftseitigen

0381Antriebsstranges an eine erfindungsgemäße mechanische Schnittstelle; Fig. 16: mechanische Schnittstellen von Instrumentenanordnungen nach weiteren Ausführungen der vorliegenden Erfindung;

0382Fig. 17 bis 19: verschiedene Ausführungen von Zapfen und Aussparung der

0383Schnittstelle der Fig. 16;

0384Fig. 20: eine Instrumentenanordnung nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung;

0385Fig. 21 : eine Instrumentenanordnung nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung;

0386Fig. 22: einen Zapfen und ein Klemmmittel der

0387Instrumentenanordnung der Fig. 21 ; Fig. 23: Schritte des weggesteuerten Ankoppelvorgangs der

0388Instrumentenanordnung der Fig. 21 ;

0389Fig. 24: mechanische Schnittstellen von Instrumentenanordnungen nach weiteren Ausführungen der vorliegenden Erfindung; Fig. 25: Schritte des weggesteuerten Ankoppelvorgangs der

0390Instrumentenanordnung der Fig. 24;

0391Fig. 26: verschiedene Anordnungen bzw. Fügerichtungen eines

0392Instrumentenschafts an eine Antriebseinheit einer

0393Instrumentenanordnung nach weiteren Ausführungen der vorliegenden Erfindung;

0394Fig. 27 bis 29: mechanische Schnittstellen von Instrumentenanordnungen nach weiteren Ausführungen der vorliegenden Erfindung;

0395Fig. 30: mechanische Schnittstellen von Instrumentenanordnungen nach weiteren Ausführungen der vorliegenden Erfindung mit einer Sterilbarriere, die eine Lose in Verstellrichtung aufweist;

0396Fig. 31 : mechanische Schnittstellen von Instrumentenanordnungen nach weiteren Ausführungen der vorliegenden Erfindung mit einer Sterilbarriere, die eine berührungslose translatorisch verschiebbare Dichtung aufweist;

0397Fig. 32: eine mechanische Schnittstelle einer Instrumentenanordnung nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung mit einer Sterilbarriere, die einen Elementfortsatz aufweist, der lösbar mit einer Ab- oder Eintriebselementbasis verbunden ist; Fig. 33: eine Instrumentenanordnung nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung mit einem Befestigungselement in Form eines sterilen Adapters 4;

0398Fig. 34: einen Teil eines chirurgischen Instruments nach einer

0399Ausführung der vorliegenden Erfindung; Fig. 35: eine signaltechnische Verknüpfung von Messmitteln einer

0400Messanordnung des chirurgischen Instruments der Fig. 34; Fig. 36: ein Steuermittel bzw. Verfahren nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung;

0401Fig. 37: einen Teil eines robotergeführten chirurgischen Instruments nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung in einem Teilschnitt;

0402Fig. 38: ein Antriebsmodul und eine damit gekoppelte

0403Eintriebsgliedanordnung des chirurgischen Instruments der Fig. 37;

0404Fig. 39: ein Antriebsmodul und eine damit gekoppelte

0405Eintriebsgliedanordnung nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung in Fig. 38 entsprechender Darstellung;

0406Fig. 40A: ein Antriebsmodul mit einer Rückzuganordnung nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung in Fig. 38 entsprechender Darstellung in einem mit einer Eintriebsgliedanordnung gekoppelten Zustand;

0407Fig. 40B: das zurückgezogene und verriegelte Antriebsmodul der Fig.

40A;

0409Fig. 41 : ein Antriebsmodul nach einer weiteren Ausführung der

0410vorliegenden Erfindung in Fig. 38 entsprechender Darstellung; Fig. 42(a): eine Antriebseinheit und einen Instrumentenschaft eines

0411chirurgischen Instruments nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung in einem Teilschnitt;

0412Fig. 42(b): eine Antriebseinheit und einen Instrumentenschaft eines

0413chirurgischen Instruments nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung in Fig. 42(a) entsprechender

0414Darstellung; Fig. 43(a): eine Antriebseinheit und einen Instrumentenschaft eines chirurgischen Instruments nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung in Fig. 42(a) entsprechender

0415Darstellung; Fig. 43(b): eine Antriebseinheit und einen Instrumentenschaft eines

0416chirurgischen Instruments nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung in Fig. 42(a) entsprechender

0417Darstellung;

0418Fig. 44(a): eine Antriebseinheit und einen Instrumentenschaft eines

0419chirurgischen Instruments nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung in Fig. 42(a) entsprechender

0420Darstellung;

0421Fig. 44(b): eine Antriebseinheit und einen Instrumentenschaft eines

0422chirurgischen Instruments nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung in Fig. 42(a) entsprechender

0423Darstellung;

0424Fig. 45(a): eine Antriebseinheit und einen Instrumentenschaft eines

0425chirurgischen Instruments nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung in Fig. 42(a) entsprechender

0426Darstellung;

0427Fig. 45(b): eine Antriebseinheit und einen Instrumentenschaft eines

0428chirurgischen Instruments nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung in Fig. 42(a) entsprechender

0429Darstellung; Fig. 46(a): eine Antriebseinheit und einen Instrumentenschaft eines

0430chirurgischen Instruments nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung in Fig. 42(a) entsprechender

0431Darstellung; Fig. 46(b): eine Antriebseinheit und einen Instrumentenschaft eines chirurgischen Instruments nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung in Fig. 42(a) entsprechender

0432Darstellung;

0433Fig. 47: ein chirurgisches Instrument nach einer Ausführung der

0434vorliegenden Erfindung;

0435Fig.48A, 48B: eine Schnittstelle des chirurgischen Instruments der Fig. 47 in perspektivischen Ansichten;

0436Fig. 49(a), (b): Schritte beim Koppeln eines Führungselements mit einer Nut der Schnittstelle der Fig. 48;

0437Fig. 49(c)-(f): Schritte beim Aktuieren eines Eintriebsglieds durch ein

0438Abtriebsglied des chirurgischen Instruments der Fig. 47;

0439Fig. 50: eine Schnittstelle eines chirurgischen Instruments nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung in einem Teilschnitt;

0440Fig. 51 A, 51 B: eine Schnittstelle eines chirurgischen Instruments nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung in

0441perspektivischer Ansicht (Fig. 51A) und einem Teilschnitt (Fig. 51 B);

0442Fig. 52: eine Schnittstelle eines chirurgischen Instruments nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung in Fig. 51 B entsprechender Weise;

0443Fig. 53A, 53B: eine Schnittstelle eines chirurgischen Instruments nach

0444weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung in

0445verschiedenen Stellungen; Fig. 54: eine Schnittstelle eines chirurgischen Instruments nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung; und

0446Fig. 55A - 55D: eine Schnittstelle eines chirurgischen Instruments nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung in einer Draufsicht in Richtung einer Verschiebeachse (Fig. 55A, 55B) bzw. in perspektivischer Ansicht (Fig. 55C, 55D), wobei ein Ab- und Eintriebsglied nicht miteinander gekoppelt (Fig. 55A, 55C, 55D) bzw. miteinander gekoppelt (Fig. 55B) sind.

0447Fig. 1 zeigt eine mechanische Schnittstelle einer Instrumentenanordnung nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung mit zwei gegensinnigen Abtriebselementen 10A,10B einer Abtriebsanordnung einer modularen motorischen Antriebseinheit 1. Diese sind mit zwei Eintriebselementen 20A bzw. 20B einer Antriebsanordnung eines Instrumentenschaftes 2 gekoppelt. Eine Sterilbarriere 3 umhüllt die Antriebseinheit 1 und ist zwischen dieser und dem Instrumentenschaft 2 angeordnet. Ab- und Eintriebselemente 10A, 10B bzw. 20A, 20B sind in der Antriebseinheit 1 bzw. dem Instrumentenschaft 2 translatorisch verstellbar geführt.

0448Die Abtriebselemente 10A, 10B sind mit einem als Wippe 10C ausgebildeten

0449Koppelmittel derart gekoppelt, dass eine rotatorische Bewegung von dem

0450Koppelmittel 10C, die in Fig. 1 durch einen Drehpfeil angedeutet ist, in eine

0451translatorische Bewegung der Elemente 10A, 10B umgesetzt wird. Das Koppelmittel 10C kann beispielsweise mit einer Abtriebswelle eines Elektromotors der

0452Antriebseinheit 1 verbunden oder über ein Getriebe gekoppelt sein (nicht dargestellt).

0453In ähnlicher Weise sind die Eintriebselemente 20A, 20B mit einem als Wippe 20C ausgebildeten weiteren Koppelmittel derart gekoppelt, dass eine translatorische Bewegung der Elemente 20A, 20B in eine rotatorische Bewegung von dem

0454Koppelmittel 20C umgesetzt wird. An dem Koppelmittel 20C können beispielsweise axial voneinander beabstandet Zugseile oder Schubstangen des

0455Instrumentenschaftes 2 befestigt sein, durch die ein Freiheitsgrad eines Endeffektors aktuiert, beispielsweise eine Schere geöffnet oder ein Skalpell verdreht wird (nicht dargestellt). Gleichermaßen kann die rotatorische Bewegung des Koppelmittels 20C beispielsweise über Zahnräder übertragen oder - etwa über ein Schneckengetriebe - wieder in eine translatorische Bewegung umgesetzt werden.

0456Sowohl Ab- und zugeordnetes Eintriebselement 10A, 20A bzw. 10B, 20B

0457untereinander als auch die Abtriebselemente 10A, 10B und das Koppelmittel 10C sowie die Eintriebselemente 20A, 20B und das weitere Koppelmittel 20C sind jeweils durch eine einseitige Bindung miteinander gekoppelt. Man erkennt, dass das

0458Doppelmittel 10C auf die Abtriebselemente 10A, 10B, diese auf die Eintriebselemente 20A, 20B und diese wiederum auf das weitere Koppelmittel 20C nur Druckkräfte übertragen können. Die Ab- und Eintriebselemente sind in der Ausführung als Stößel ausgebildet, die entlang ihrer Längsachsen verstellt werden, beispielsweise durch einen Linearaktor oder eine Gelenkkinematik. Zwischen den Stößeln befindet sich die Sterilbarriere 3. Da mit einem Stößelpaar nur Druckkräfte übertragen werden können, wird durch das zweite Stößelpaar eine geschlossene kinematische Schleife gebildet. Das zweite Stößelpaar wird gegensinnig zum ersten bewegt, so dass Antriebskräfte in beiden Richtungen übertragen werden können. Allgemein ist daher in einer Ausführung der vorliegenden Erfindung in der mechanischen Schnittstelle eine Parallelogramm- Kinematik vorgesehen.

0459Das Ankoppeln des Instrumentenschaftes an die Antriebseinheit gestaltet sich einfach und kann alternativ entlang oder quer zur Bewegungs- bzw. Verstellrichtung der Stößel 10A - 20B erfolgen. Die Stößel 10A, 10B der Antriebseinheit 1 sind von der Sterilbarriere 3 bedeckt. Der Instrumentenschaft 2 wird so an die Antriebseinheit 1 gefügt, dass sich die Stößel 10A, 20A bzw. 10B, 20B, anfänglich in einem gewissen Abstand, gegenüberliegen. Anschließend wird die Abtriebsseite auf die Antriebsseite gedrückt. Die Winkelstellung der Kipphebel bzw. Wippe 10C, 20C ist hierbei beliebig, da sich die Stellungen beider Seiten während des Koppelvorgangs angleichen.

0460Fig. 2 zeigt eine mechanische Schnittstelle einer Instrumentenanordnung nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung. Mit der vorstehend erläuterten Ausführung übereinstimmende Merkmale sind durch identische Bezugszeichen bezeichnet, so dass nachfolgend nur auf die Unterschiede eingegangen und im Übrigen auf die gesamte Beschreibung Bezug genommen wird. In der Ausführung der Fig. 1 herrscht Gleitkontakt zwischen den Koppelmitteln 10C, 20C und Stößeln 10A, 10B bzw. 20A, 20B, wobei die Reibkräfte unter anderem von der Hebelstellung und den Kontaktflächen, insbesondere deren Geometrie und Oberfläche, abhängen. Daher ist in einer Ausführung der vorliegenden Erfindung, wie sie exemplarisch in Fig. 2 dargestellt ist, in wenigstens einem einseitigen Kontakt eines Koppelmittels (in Fig. 2 beispielhaft: 10C, 20C) und Ab- bzw. Eintriebselements (in Fig. 2 beispielhaft: 10A, 10B bzw. 20A, 20B) eine Rolle 30 angeordnet, wodurch die Reibung verringert werden kann.

0461Fig. 3 zeigt eine mechanische Schnittstelle einer Instrumentenanordnung nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung. Mit den anderen Ausführungen übereinstimmende Merkmale sind durch identische Bezugszeichen bezeichnet, so dass nachfolgend nur auf die Unterschiede eingegangen und im Übrigen auf die gesamte Beschreibung Bezug genommen wird.

0462In den Ausführung der Fig. 1 , 2 sind die Abtriebselemente 10A, 10B und das

0463Koppelmittel 10C sowie die Eintriebselemente 20A, 20B und das weitere Koppelmittel 20C jeweils durch eine einseitige Bindung mit Gleit- (Fig. 1 ) bzw. Rollkontakt (Fig. 2) miteinander gekoppelt. In einer Ausführung, die exemplarisch in Fig. 3 gezeigt ist, ist hingegen wenigstens ein Abtriebselement (in Fig. 3 beispielhaft: 10A, 10B) und ein Koppelmittel (in Fig. 3 beispielhaft: 10C) und/oder wenigstens ein Eintriebselement (in Fig. 3 beispielhaft: 20A, 20B) und ein (weiteres) Koppelmittel (in Fig. 3 beispielhaft: 20C) durch wenigstens eine Koppelstange (in Fig. 3 beispielhaft: 40) miteinander gekoppelt, die gelenkig mit dem Koppelmittel bzw. Element verbunden ist.

0464Fig. 4 zeigt eine mechanische Schnittstelle einer Instrumentenanordnung nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung. Mit den anderen Ausführungen übereinstimmende Merkmale sind durch identische Bezugszeichen bezeichnet, so dass nachfolgend nur auf die Unterschiede eingegangen und im Übrigen auf die gesamte Beschreibung Bezug genommen wird.

0465Bei dieser Ausführung ist zur Aktuierung eines Freiheitsgrades nur ein Stößelpaar 10A, 20A zur Kraftübertragung vorgesehen. Anstelle eines weiteren Paares aus Ab- und Eintriebselement ist das Eintriebselement 20A entgegen seiner Verstellrichtung durch eine Feder 50 vorgespannt. Diese stellt bei Wegnahme einer in Verstellrichtung aktuierenden Kraft bzw. bei aktuierter Bewegung des Abtriebselements entgegen dieser Verstellrichtung das Stößelpaar 10A, 20A entgegen der Verstellrichtung zurück.

0466Fig. 5 zeigt eine mechanische Schnittstelle einer Instrumentenanordnung nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung. Mit den anderen Ausführungen übereinstimmende Merkmale sind durch identische Bezugszeichen bezeichnet, so dass nachfolgend nur auf die Unterschiede eingegangen und im Übrigen auf die gesamte Beschreibung Bezug genommen wird.

0467In einer Ausführung, die exemplarisch in Fig. 5 gezeigt ist, ist wenigstens eine

0468Kopplung zwischen einem Abtriebselement (in Fig. 5 beispielhaft: 10A, 10B) und einem Koppelmittel (in Fig. 5 beispielhaft: 10C) als Spindelantrieb mit gegenläufig bewegten Schiebehülsen ausgebildet. Das vorzugsweise als Gewindespindel ausgebildete Koppelmittel (in Fig. 5 beispielhaft: 10C) weist in einer Ausführung je einen Abschnitt mit Rechts- und Linksgewinde, auf denen jeweils ein als

0469Spindelmutter ausgebildetes Abtriebselement (in Fig. 5 beispielhaft: 10A bzw. 10B) sitzt. Durch eine Drehung der Gewindespindel 10C werden die Spindelmuttern 10A, 10B gegenläufig bewegt. Die Muttern können, beispielsweise mit einer

0470antriebseinheitsfesten Führungsschiene 10D, gegen Verdrehen gesichert sein.

0471Zur Verdeutlichung ist in Fig. 5 links ein perspektivischer Teilschnitt der Schnittstelle, in der Mitte bzw. rechts eine Seitansicht bei unterschiedlichen Stellungen der

0472Abtriebselemente 10A, 10B gezeigt.

0473Fig. 6 zeigt eine mechanische Schnittstelle einer Instrumentenanordnung nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung. Mit den anderen Ausführungen übereinstimmende Merkmale sind durch identische Bezugszeichen bezeichnet, so dass nachfolgend nur auf die Unterschiede eingegangen und im Übrigen auf die gesamte Beschreibung Bezug genommen wird.

0474In einer Ausführung, die exemplarisch in Fig. 6 gezeigt ist, sind wenigstens ein

0475Abtriebselement (in Fig. 6 beispielhaft: 10A, 10B) und ein Koppelmittel (in Fig. 6 beispielhaft: 10C) und/oder wenigstens ein Eintriebselement (in Fig. 6 beispielhaft: 20A, 20B) und ein (weiteres) Koppelmittel (in Fig. 6 beispielhaft: 20C) durch ein Zahnstangengetriebe gekoppelt. Hierzu sind in einer Weiterbildung Koppelmittel (in Fig. 6 beispielhaft: 10C, 20C) als Ritzel ausgebildet, mit denen die als Zahnstangen ausgebildeten Abtriebselemente (in Fig. 6 beispielhaft: 10A, 10B) bzw.

0476Eintriebselemente (in Fig. 6 beispielhaft: 20A, 20B) jeweils gegensinnig kämmen und so eine rotatorische in eine translatorische Bewegung umsetzen. Da sie auf

0477gegenüberliegenden Seiten des Ritzels angeordnet sind bewegen sie sich

0478gegensinnig. Wenn in einer vorteilhaften Weiterbildung die Ein- und/oder

0479Abtriebselemente entgegen ihrer Verstellrichtung bzw. aufeinander zu vorgespannt sind, kann dadurch vorteilhaft auch Umkehrspiel in den Zahneingriffen 10A-10C, 10B- I OC, 20A-20C bzw. 20B-20C reduziert bzw. eliminiert werden. Fig. 7 zeigt verschiedene Ausführungen der einander zugewandten Stirnseiten der

0480Ab- und Eintriebselemente 10A, 10B bzw. 20A, 20B der Ausführungen der Fig. 1 bis 6, die eben oder ballig ausgebildet sind und/oder einen Vorsprung zum Eingreifen in eine Aussparung in der anderen Stirnseite aufweisen: Dabei zeigt Fig. 7 (a) zwei ebene Stirnseiten bzw. Kontaktflächen, die einen (einseitig gebundenen)

0481Flächenkontakt bilden, Fig. 7 (b) eine ballige und eine ebene Stirnseite, die einen Punktkontakt bilden, Fig. 7 (c) einen kugelförmigen Vorsprung, der in eine kegelige Bohrung bzw. Aussparung eingreift und einen Ringkontakt bildet, Fig. 7 (d) einen kegelförmigen Vorsprung, der in eine kegelige Bohrung bzw. Aussparung eingreift und einen Flächenkontakt bildet, sowie Fig. 7 (e) zwei ballige Stirnseiten bzw.

0482Kontaktflächen, die einen Punktkontakt bilden.

0483Um eine möglichst hohe Übertragungsgenauigkeit und Steifigkeit zu gewährleisten, sollten Abweichungen in der Position und Orientierung der Kontaktflächen vermieden werden. Mögliche Ursachen für derartige Abweichungen sind Fertigungs- und

0484Montagetoleranzen, sowie Abweichungen in der Positionierung des Instruments zur Antriebseinheit durch den Anwender. Deshalb weist in einer Ausführung der

0485vorliegenden Erfindung wenigstens eine einseitige Bindung einen Punktkontakt zwischen Ab- und Eintriebselement auf.

0486Fig. 8 bis 10 zeigen Ausgleichmittel zum Toleranzausgleich. Dabei zeigt Fig. 8 einen Ausgleich von Positions- und Orientierungsabweichungen der Stößel-Kontaktflächen durch gezielt eingebrachte Nachgiebigkeiten. In einer Ausführung, die exemplarisch in Fig. 8 (a) angedeutet ist, ist eine Nachgiebigkeit durch eine biegeweiche Gestaltung eines Ab- und/oder Eintriebselements (in Fig. 8 (a) beispielsweise 10A oder 20A) ausgebildet. Zusätzlich oder alternativ kann eine Nachgiebigkeit durch eine elastische Deformation der Sterilbarriere ausgebildet sein, wie dies exemplarisch in Fig. 8 (b) angedeutet ist. Die Sterilbarriere ist vorzugsweise ganz oder teilweise aus einem Elastomer hergestellt. Die biegeweiche Gestaltung eines Ab- und/oder

0487Eintriebselements, wie in Fig. 8 (a) gezeigt, kann insbesondere in Hinblick auf das Übertragungsverhalten vorteilhaft sein. Allgemein kann eine Nachgiebigkeit in einer Ausführung der vorliegenden Erfindung eine progressive Federkennlinie aufweisen, um so kleinere Toleranzen zu kompensieren und zugleich bei größeren

0488Stellbewegungen eine relativ steife Übertragung zu gewährleisten. Zusätzlich oder alternativ kann eine Nachgiebigkeit in einem Koppelmittel vorgesehen sein, wie dies exemplarisch in Fig. 8 (c) gezeigt ist. Aufgrund der geschlossenen kinematischen Kette handelt es sich prinzipiell um ein statisch überbestimmtes System. Um Fertigungs- und Montagetoleranzen in der kinematischen Kette auszugleichen und Spielfreiheit herzustellen, werden Längenunterschiede der Stößelpaare durch eine biegeweiche Gestaltung eines Koppelmittels kompensiert.

0489In einer Ausführung, die exemplarisch in Fig. 9 angedeutet ist, weist ein

0490Ausgleichmittel zum Toleranzausgleich ein in Verstellrichtung (vertikal in Fig. 9) verschiebbares Lager bzw. eine in Verstellrichtung verschiebbare Lagerachse eines Koppelmittels (in Fig. 9 beispielhaft: 10C) auf. Dieses ist hierzu in einer Ausführung in einem Schlitten, der innerhalb der Antriebseinheit verschieblich angeordnet ist, drehbar gelagert. Dieses Schublager ermöglicht eine Verschiebung in Richtung der Stößelbewegung. In dieser Richtung wird, beispielsweise durch eine Feder oder durch statische Verstellung, eine Kraft aufgebracht, die die Stößelpaare in der Schnittstelle gegeneinander vorspannt (in Fig. 9 durch den strichlierten Kraftpfeil angedeutet). Fig. 0 zeigt einen Ausgleich von Längentoleranzen zwischen den Stößelpaaren durch Nachgiebigkeiten in der Sterilbarriere, wie sie vorstehend bereits mit Bezug auf Fig. 8 (b) erläutert wurden. In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung, die exemplarisch in Fig. 10 angedeutet ist, ist in die Sterilbarriere ein nachgiebiges Ausgleichselement 3.1 integriert. Durch Kompression dieses Elements wird eine Vorspannung in der kinematischen Schleife aufgebaut und gleichzeitig durch eine unterschiedliche Stauchung Längenunterschiede ausgeglichen. Insbesondere, damit nicht zu große Nachgiebigkeiten eingeführt werden, die sich ungünstig auf das Regelungsverhalten auswirken können, weist das Ausgleichselement 3.1 in einer Weiterbildung ein progressives Federverhalten auf. Dies kann insbesondere durch eine entsprechende Werkstoffwahl und/oder geometrische Gestaltung der

0491Sterilbarriere erreicht werden. Fig. 1 1 bis 15 zeigen insbesondere verschiedene vorteilhafte Ankopplungen eines instrumentenschaftseitigen Antriebsstranges an eine erfindungsgemäße mechanische Schnittstelle, wie sie beispielsweise vorstehend mit Bezug auf Fig. 1 bis 10, aber auch nachfolgend mit Bezug auf die weiteren Figuren, beschrieben ist. Dabei zeigt Fig. 1 1 eine Ankopplung eines Seilzuges 60 an die Eintriebselemente. Um einen

0492Freiheitsgrad des Instrumentenschafts, insbesondere eines Endeffektors (nicht dargestellt), beid- bzw. gegensinnig zu aktuieren, ist im Instrumentenschaft mit der drehbar gelagerten Wippe 20C eine kinematische Schleife zwischen den beiden Stößeln 20A, 20B gebildet. In der gezeigten Ausführung sind die Stößel jeweils mit einem Dreh-Schublager 20D an die Wippe gekoppelt. Mit der Wippe ist eine Seilrolle fest verbunden, die von dem Seilzug 60 umschlungen wird. In einer Weiterbildung ist auch eine form- und/oder stoffschlüssige Verbindung zwischen Rolle und Seilzug möglich. Durch eine geeignete Wahl des Seilrollendurchmessers kann optional eine Anpassung des Schnittstellen-Hubs an den erforderlichen Seilhub vorgenommen werden. Neben dem dargestellten zylindrischen Querschnitt der Seilrolle sind auch andere, insbesondere ellipsenartige, Querschnitte möglich.

0493Fig. 12 zeigt eine Ankopplung eines instrumentenseitigen Seilzuges 60 an die mechanische Schnittstelle nach einer weiteren Ausführung. Dabei ist die Seilrolle, die ein Element eines Koppelmittels im Sinne der vorliegenden Erfindung bildet, zusätzlich mit einer Verzahnung 20E versehen, die mit einem verzahnten Abschnitt eines instrumentenseitigen Stößels (in Fig. 12 beispielhaft: 20B) kämmt. Die zusätzliche Übersetzung dieser Zahnradstufe erlaubt vorteilhaft eine noch bessere Anpassung des Stößelhubs an den Seilhub.

0494In den beiden Ausführungen der Fig. 1 1 , 12 ist der Seilzug 60 geschlossen. In einer alternativen Ausführung der vorliegenden Erfindung, die exemplarisch in Fig. 13, 14 und 15 angedeutet ist, kann ein Freiheitsgrad auch durch einen offenen Seilzug (in Fig. 13 beispielhaft: 60) oder durch Schubstangen (nicht dargestellt) aktuiert werden, dessen Enden mit Eintriebselementen (in Fig. 13 beispielhaft: 20A, 20B) oder einem damit gekoppelten Koppelmittel gekoppelt sein können. Dabei sind bei einer

0495Ausführung der vorliegenden Erfindung, wie sie exemplarisch in Fig. 14, 15

0496angedeutet ist, die Enden des Seilzugs 60 über zusätzliche Seilwippen an die mechanische Schnittstelle bzw. deren Eintriebselemente 20A, 20B gekoppelt. Über das Verhältnis der Hebelarme jeder Wippe kann vorteilhafterweise der Seilhub angepasst werden. Um eine Änderung der erforderlichen Seillänge zu vermeiden, können die Hebelverhältnisse der beiden Seilwippen gleich sein. In Fig. 14, 15 sind die beiden Lagerstellen der Seilwippen zur besseren Übersichtlichkeit versetzt zueinander dargestellt. In einer Ausführung können diese Lagerungen der Seilwippen koaxial zusammenfallen. Bei der Ausführung der Fig. 14 wird die geschlossene kinematische Schleife zwischen Ab- und Eintriebselementen durch eine weitere instrumentenseitige Wippe gebildet, die jeweils über ein Dreh-Schublager 20D mit den instrumentenseitigen Stößeln 20A, 20B gekoppelt ist. Bei der Ausführung der Fig. 15 ist auf diese zusätzliche Wippe verzichtet und stattdessen die Vorspannung der Schnittstelle über den Seilzug aufbaut, durch den ohnehin eine geschlossene kinematische Schleife vorliegt. Insbesondere auf diese Weise kann allgemein nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung eine Vorspannung der mechanischen Schnittstelle auch zur Vorspannung eines instrumentenschaftseitigen Seilzugs verwendet werden, wodurch sich die Komplexität des instrumentenseitigen

0497Antriebsstrangs reduziert. An dieser Stelle sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass in den gezeigten Ausführungen die Zuordnung von Ab- und Eintriebselementen rein beispielhaft ist und insbesondere auch Anordnungen bzw. Merkmale eines

0498Abtriebselements einer Ausführung auch mit Anordnungen bzw. Merkmale eines Eintriebselements einer anderen Ausführung kombiniert sein können. So kann beispielsweise in der Ausführung der Fig. 14 anstelle der eintriebsseitigen

0499Drehschublager 20D analog zu der abtriebsseitigen Anordnung auch eine Anordnung bzw. Kopplung mit Koppelstangen (vgl. abtriebsseitige Koppelstange 40 in Fig. 14) denkbar.

0500Fig. 16 zeigt eine mechanische Schnittstelle einer Instrumentenanordnung nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung. Mit den anderen Ausführungen übereinstimmende Merkmale sind durch identische Bezugszeichen bezeichnet, so dass nachfolgend nur auf die Unterschiede eingegangen und im Übrigen auf die gesamte Beschreibung Bezug genommen wird. Bei dieser Ausführung weist die Schnittstelle ein Abtriebselement in Form eines Zapfens 100 und ein Eintriebselement mit einer Aussparung 200 auf, wobei der Zapfen in der Aussparung durch ein

0501Klemmmittel radial elastisch aufweitbar ist. Diese Ausführung eignet sich zur

0502Übertragung von Zug- und Druckkräften. Nachfolgend wird exemplarisch eine translatorische Aktuierung bzw. Verstellung der mechanischen Schnittstelle erläutert, die mechanische Schnittstelle kann jedoch auch zur Übertragung von rotatorischen oder überlagerten translatorischen und rotatorischen Bewegungen verwendet werden.

0503Der Antriebszapfen 100 ist translatorisch verstellbar in der Antriebseinheit 1 geführt und aktuiert und in eine instrumentenschaftseitigen Aussparung in Form einer

0504Kupplungsbuchse 200 eingeführt. Die dünnwandige Sterilbarriere 3 ist zwischen Antriebseinheit und Instrumentenschaft angeordnet.

0505Die Verbindung von Antriebszapfen 100 und Kupplungsbuchse 200 kann kraft- oder formschlüssig und ab- oder unabhängig vom Instrumentenantrieb erfolgen.

0506Vorteilhafterweise können Komponenten mit höherer Komplexität und engeren

0507Toleranzen in der Antriebseinheit angeordnet werden, so dass diese Schnittstellen insbesondere auch für preiswerte Einweginstrumentenschäfte vorteilhaft sind.

0508Positionierung und Befestigung des Instrumentenschafts relativ zur Antriebseinheit erfolgen in einer Weiterbildung durch eine separate Funktionseinheit, wie nachfolgend beschrieben. Die Lagerung der Kupplungselemente ist deshalb vorzugsweise so gewählt, dass hohe Anforderungen an die Form- und Lagetoleranzen vermieden werden und die Verbindung von Ab- und Eintriebselement, wenigstens im

0509Wesentlichen, zwangsfrei erfolgt. Der Antriebszapfen ist daher in einer Weiterbildung in der Antriebseinheit mit einem fünfwertigen Schublager geführt, d.h. es sind nur Verschiebungen entlang der Längsachse möglich. Die Lagerung der

0510Kupplungsbuchse im Instrumentenschaft hat in radialer Richtung Spiel, d.h. die Kupplungsbuchse ist in radialer Richtung nicht eindeutig geführt. Sofern der

0511Instrumentenschaft nicht an der Antriebseinheit angekoppelt ist, gewährleistet die Radiallagerung, dass die Kupplungshülse mit hinreichender Genauigkeit

0512vorpositioniert ist und während der Handhabung und Reinigung nicht gelöst werden kann. Sobald der Instrumentenschaft an die Antriebseinheit gekoppelt ist, hat diese Lagerung keine Funktion. Dann übernimmt das Schublager des Antriebszapfens auch die Lagerung des instrumentenschaftseitigen Eintriebselements. Auf diese Weise wird vorteilhaft eine zwangsfreie Verbindung erreicht, ohne dass sich die beiden

0513Lagerungen verspannen. Die Lagerung der Kupplungsbuchse im Instrumentenschaft verfügt in einer Weiterbildung über zwei Anschläge in axialer bzw. Verstellrichtung. Somit kann der benötigte Arbeitshub für jeden Instrumentenschaft individuell festgelegt und die Antriebseinheit für verschiedene Instrumentenschäfte verwendet werden. Durch die geometrische Gestaltung der Kupplungselemente erfolgt die radiale

0514Ausrichtung der Kupplungsbuchse 200 zum Antriebszapfen 100 automatisch. Somit ist nur eine Fügebewegung in Richtung der Antriebsbolzen erforderlich. Dadurch wird vorteilhafterweise der Instrumentenschaftwechsel während eines chirurgischen Eingriffs erleichtert und ist in kürzerer Zeit durchführbar. In Fig. 17, 18 sind verschiedene vorteilhafte Ausführungen von Antriebszapfen und Kupplungsbuchse dargestellt, insbesondere eine flache (Fig. 17 (d)), konische (Fig. 17 (c)), sphärisch (Fig. 17 (b)) und eine elliptische (Fig. 17 (a)) Stirnseite des

0515Antriebszapfens, die jeweils mit verschiedenen Einführgeometrie der

0516instrumentenschaftseitigen Kupplungsbuchse kombiniert sein können, insbesondere einer zylindrischen (Fig. 18 (d)) Sacklochbohrung, insbesondere mit einem oder mehreren Absätzen (Fig. 18 (c)), einer Fase (Fig. 18 (b)) oder Verrundung (Fig. 18 (a))-

0517Fig. 19 zeigt verschiedene Koppelungen von Zapfen 100 und Aussparung 200: bei einer Ausführung, die exemplarisch in Fig. 19 (a), (b) und (d) angedeutet ist, sind Zapfen und Aussparung reibschlüssig durch elastisches Aufweiten eines,

0518insbesondere einteilig (Fig. 19 (d)) oder mehrteilig (Fig. 19 (a), (b)) ausgebildeten, Antriebszapfens gekoppelt, der hierzu einen elastischen Körper (in Fig. 19 (a), (b) beispielhaft: 100.1 ) aufweisen kann, dessen Durchmesser durch elastische

0519Verformung mittels eines Klemmmittels (in Fig. 19 (a), (b), (d): 100.2) vergrößert wird. Bei einer Ausführung, die exemplarisch in Fig. 19 (c) angedeutet ist, sind Zapfen und Aussparung zusätzlich oder ausschließlich formschlüssig durch elastisches Aufweiten eines ein- oder mehrteilig ausgebildeten Antriebszapfens gekoppelt. In einer

0520Ausführung, die in Fig. 19 (c) exemplarisch in Kombination mit dem Formschluss dargestellt ist, weist ein Klemmmittel (in Fig. 19 (c) beispielhaft: 100.2) eine konische Außenform auf und ist im Zapfen 100 axial verstellbar, um diesen von innen radial aufzuweiten. In den Ausführungen der Fig. 19 (a), (b) weist das Klemmmittel 100.2 hingegen einen Flansch auf, um den elastischen Zapfen durch axiale Kompression radial aufzuweiten. In der Ausführung der Fig. 19 (d) ist das Klemmmittel 100.2 hydraulisch oder pneumatisch ausgebildet, der Zapfen 100 wird durch

0521Druckbeaufschlagung von innen radial aufgeweitet.

0522Eine sterile Schutzhülle 3 ist zwischen Zapfen und Aussparung angeordnet und ermöglicht aufgrund ihrer Elastizität den vorstehend beschrieben Form- oder

0523Reibschluss. Wie an anderer Stelle ausgeführt, wird auch bei dieser Ausführung eine Bewegung der (unsterilen) Antriebseinheit auf einen (sterilen) Instrumentenschaft nicht durch eine Aussparung in der Sterilbarriere hindurch, sondern über die geschlossene Sterilbarriere hinweg übertragen, was die sterile Handhabung erleichtert.

0524Die Klemmbewegung bzw. das Klemmmittel (in Fig. 19 beispielhaft: 100.2) kann von dem Instrumentenantrieb abhängig oder davon unabhängig betätigt werden.

0525Fig. 20 (a) zeigt exemplarisch eine Antriebseinheit 1 mit drei Abtriebselementen in Form von Zapfen, Fig. 20 (b) einen damit koppelbaren Instrumentenschaft 2 mit drei Eintriebselementen, die entsprechende Aussparungen aufweisen. In einer Ausführung kann ein Zapfen eines Ab- oder Eintriebselements nicht-elastisch radial aufweitbar sein und hierzu ein oder mehrere radial verschieblich geführte, vorzugsweise lamellenartige, separate Körper (in Fig. 20 (a) beispielsweise 100.1) aufweisen, wie dies exemplarisch in Fig. 20 (a) dargestellt ist. Fig. 21 bis 23 zeigen Schnitte durch eine Antriebseinheit 1 und einen damit gekoppelten Instrumentenschaft 2 mit einer (Hub)Zapfen-Schnittstelle nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung. Mit den anderen Ausführungen übereinstimmende Merkmale sind durch identische Bezugszeichen bezeichnet, so dass nachfolgend nur auf die Unterschiede eingegangen und im Übrigen auf die gesamte Beschreibung Bezug genommen wird.

0526Schematisch angedeutet sind insbesondere ein Klemmmittelantrieb in Form eines Elektromotors 100.3 und eine Gewindespindel 100.2, beispielsweise ein

0527Wälzschraubtrieb, eines Klemmmittels, ein Hubzapfen 100 und eine

0528instrumentenschaftseitige Kupplungsbuchse mit einer Aussparung 200. Die

0529Gewindespindel 100.2, beispielsweise eines Kugel- oder Rollengewindetriebs, wird von dem Elektromotor 100.3 weggesteuert angetrieben. Die Gewindespindel ist durch eine Spindellagerung in der Antriebseinheit 1 gelagert. Eine mit der Gewindespindel 100.2 kämmende Spindelmutter 100.4 ist drehfest mit dem Hubzapfen 100 verbunden. Der Hubzapfen ist seinerseits in einem Schublager 100.5 geführt, das nur eine

0530Translation in Axialrichtung zulässt und sämtliche Radialkräfte und Momente

0531aufnimmt. Zum Reib- oder Formschluss (vgl. insb. Fig. 19) weist der Zapfen 100 mehrere separate Körper in Form von lamellenartigen Spannhebeln 100.1 auf, die gleichmäßig am Umfang des Hubzapfens verteilt sind. Die Spannhebel 100.1 sind am distalen Ende des Hubzapfens 100 (rechts in Fig. 22) drehbar in diesem gelagert und hierdurch radial verschieblich geführt, so dass eine radiale Auslenkung der

0532Spannhebel zu einer kraft- oder formschlüssigen Klemmung des Hubzapfens in der instrumentenseitigen Kupplungsbuchse führt. Die Auslenkung der Spannhebel erfolgt weggesteuert durch eine Steuerkontur, die in die Gewindespindel integriert sein kann, wie exemplarisch in Fig. 21 bis 23 angedeutet. Fig. 23 zeigt Schritte des weggesteuerten Koppelvorgangs von Abtriebsanordnung und Antriebsanordnung mittels der mechanischen Schnittstelle miteinander, und zwar eine Situation vor dem Ankoppeln von Ab- und Eintriebselement 100, 200 (Fig. 23 (a)), ein Herstellen der Klemmung nach Einführen des Antriebszapfens in die

0533Kupplungsbuchse (Fig. 23 (b)) und ein Aufrechterhalten der Klemmung über den gesamten Stellbereich durch mechanische Zwangsführung der Spannhebel.

0534Fig. 23 (a) zeigt die Situation vor dem Ankoppeln. Die Antriebseinheit 1 ist durch eine sterile Hülle 3 abgedeckt und der Instrumentenschaft an der Antriebseinheit 1 fixiert. Der Antriebszapfen 100 ist in eine untere Grenzlage gefahren. Eine Druckfeder 200.1 im Instrumentenschaft unterstützt den Kopplungsvorgang, indem sie sicherstellt, dass sich die Kupplungsbuchse 200 ebenfalls in einer unteren Grenzlage befindet. Fig. 23 (b) zeigt die Situation unmittelbar nach dem Ankoppeln. Durch Ausfahren des Zapfens 100 aus der Antriebseinheit 1 wird dieser in die Kupplungsbuche des

0535Instrumentenschafts eingeführt. Anschließend werden die Spannhebel 100.1

0536zwangsgeführt durch die auf die Gewindespindel 100.2 aufgebrachte Steuerkontur radial ausgefahren und dadurch die reib- oder formschlüssige Verbindung hergestellt. Wie in Fig. 23 (c) gezeigt, wird diese mechanische Verbindung durch eine

0537mechanische Zwangsführung der Spannhebel 100.1 im gesamten Arbeitsbereich des Instrumentenschafts aufrechterhalten, im Ausführungsbeispiel bei translatorisch verstell- bzw. aktuiertem Zapfen 100 (vertikal in Fig. 23).

0538Fig. 24 zeigt mechanische Schnittstellen von Instrumentenanordnungen nach weiteren Ausführungen der vorliegenden Erfindung. Mit den anderen Ausführungen übereinstimmende Merkmale sind durch identische Bezugszeichen bezeichnet, so dass nachfolgend nur auf die Unterschiede eingegangen und im Übrigen auf die gesamte Beschreibung Bezug genommen wird.

0539Bei der Ausführung der Fig. 24 ist der Hubzapfen- bzw. Klemmmittelantrieb

0540kraftgesteuert, die Klemmkraft wird im Gegensatz zur Ausführung der Fig. 21 bis 24 nicht durch eine vom Stellantrieb des Abtriebselements bzw. Zapfens abhängige Zwangsführung aufgebracht. Die Kopplung zwischen Ab- und Eintriebselement wird durch elastisches Aufweiten des Antriebszapfens 100 hergestellt und kann kraft- oder formschlüssig erfolgen. Durch Verspannen eines Klemmmechanismus bzw. -mittels wird der Antriebszapfen radial aufgeweitet. In der Ausführung der Fig. 24 weist das Klemmmittel hierzu einen Rastkugelmechanismus auf, in einer nicht dargestellten

0541Abwandlung kann es beispielsweise einen Spreizdorn, einen Kniehebel-Mechanismus oder eine Sternscheibe aufweisen. Um die Klemmkraft über den gesamten

0542Stellbereich aufrecht zu erhalten, ist das Klemmmittel in einer Ausführung der vorliegenden Erfindung, wie sie exemplarisch in Fig. 24 angedeutet ist, allgemein so gestaltet, dass es über einen kinematischen Totpunkt verfügt. Hierunter wird vorliegend insbesondere verstanden, dass es einen kinematischen Bereich gibt, in dem das Klemmmittel stabil geöffnet bleibt bzw. Ab- und Eintriebselement nicht koppelt, und einen weiteren, von diesem durch einen Totpunkt getrennten

0543kinematischen Bereich, in dem das Klemmmittel stabil geschlossen bleibt bzw. Ab- und Eintriebselement koppelt. In der Ausführung der Fig. 24 weist das Klemmmittel hierzu mehrere am Umfang des Antriebszapfens 100 verteilte Rastkugeln 100.6 und einen Betätigungsstift 100.2 mit einem Kugelkopf auf, dessen Durchmesser größer ist als der durch die nicht radial aufgeweiteten Rastkugeln definierte Innenring. Das Klemmmittel wird betätigt bzw. aktuiert, indem der Betätigungsstift 100.2 in den Antriebszapfen 100 vorgeschoben und somit die Rastkugeln 100.6 radial nach außen gedrückt werden. Dadurch wird ein separater elastischer Körper in Form einer Dehnhülse 100.1 im Durchmesser aufgeweitet, die ausgeklinkt oder geschlitzt sein kann, um die Betätigungskraft möglichst gering zu halten. Diese Hülse vermeidet vorteilhaft Punktkontakt zwischen den Rastkugeln und der Sterilbarriere, die den Zapfen 100 umhüllt (nicht dargestellt), und ermöglicht eine gleichmäßigere

0544Anpresskraft über eine möglichst große Kontaktfläche. Dadurch kann die

0545Kontaktsteifigkeit erhöht und die Flächenpressung der Sterilbarriere minimiert werden. Der Betätigungsstift 100.2 wird über den Totpunkt des Rastkugelmechanismus hinaus vorgeschoben, so dass die Rastkugeln hinter dem Kugelkopf des Betätigungsstiftes geringfügig radial nach innen zurückstellen, um die Klemmkraft stabil aufrecht zu erhalten.

0546Als Stellantrieb zur Aktuierung des Ab- bzw. Eintriebselements kann insbesondere ein Spindelantrieb dienen, wie er beispielsweise mit Bezug auf Fig. 22 erläutert wurde, wobei der Klemmmechanismus bzw. das Klemmmittel abhängig oder unabhängig vom Stellantrieb aktuiert werden kann. Im ersteren Fall wirkt die Vorschubbewegung der Antriebseinheit auf den Betätigungsstift 100.2, wie mit Bezug auf Fig. 23 erläutert.

0547Fig. 25 zeigt Schritte des kraftgesteuerten Koppelvorgangs von Abtriebsanordnung und Antriebsanordnung mittels der mechanischen Schnittstelle der Fig. 24

0548miteinander, in Fig. 23 entsprechender Darstellung, auf die ergänzend Bezug genommen wird. Fig. 25 (a) zeigt die Situation vor dem Einkoppeln. Die

0549Antriebseinheit 1 ist durch eine sterile Hülle abgedeckt und der Instrumentenschaft an der Antriebseinheit fixiert. Der Antriebszapfen 100 ist in eine untere Grenzlage gefahren. Fig. 25 (b) zeigt die Situation unmittelbar nach dem Ankoppeln: Um den Antriebszapfen zuverlässig in die Kupplungsbuche des Instrumentenschafts einzuführen, wird das Abtriebselement 100 gegen einen Endanschlag im

0550Instrumentenschaft gefahren und der Kupplungsmechanismus ausgelöst bzw. das Klemmmittel betätigt. Die Rastkugeln 100.6 werden von dem Betätigungsstift 100.2 radial nach außen gedrückt und so die mechanische Verbindung von Ab- und

0551Eintriebselement hergestellt. Wie in Fig. 25 (c) gezeigt, wird die mechanische

0552Verbindung im gesamten Arbeitsbereich des Instruments aufrechterhalten, da der Totpunkt des Klemmmechanismus überwunden ist.

0553Bei einer Instrumentenanordnung nach der vorliegenden Erfindung kann der

0554Instrumentenschaft insbesondere einen Flansch aufweisen, wobei die mechanische Schnittstelle auf einer endeffektorzugewandten, endeffektorabgewandten oder seitlichen Fläche dieses Flansches angeordnet ist. Mit anderen Worten kann die Antriebseinheit 1 als„Hinterlader",„Vorderlader" oder„Seitenlader" ausgebildet sein.

0555Zur Erläuterung sind in Fig. 26 vorteilhafte Fügerichtungen eines Instrumentenschafts an eine Antriebseinheit einer Instrumentenanordnung nach verschiedenen

0556Ausführungen der vorliegenden Erfindung schematisch dargestellt. Nach einer Ausführung, die exemplarisch in Fig. 26 (a) angedeutet ist, wird der

0557Instrumentenschaft entlang der Einführrichtung des Instruments in den Patienten an die Antriebseinheit gefügt, was daher als„Hinterlader" bezeichnet wird. In einer anderen Ausführung, die exemplarisch in Fig. 26 (b) angedeutet ist, wird der

0558Instrumentenschaft entgegen der Einführrichtung des Instruments in den Patienten an die Antriebseinheit gefügt, was entsprechend als„Vorderlader" bezeichnet wird. In einer anderen Ausführung, die exemplarisch in Fig. 26 (c) angedeutet ist, wird der Instrumentenschaft quer zur Einführrichtung des Instruments in den Patienten an die Antriebseinheit gefügt, was als„Seitenlader" bezeichnet wird. Bei der in Fig. 26 gezeigten Instrumentenanordnung kann es sich insbesondere um eine der mit Bezug auf eine der anderen Figuren erläuterte Ausführung handeln, so dass auf deren Beschreibung Bezug genommen wird.

0559Fig. 27 zeigt eine mechanische Schnittstelle einer Instrumentenanordnung nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung, und zwar in einer perspektivischen Ansicht (Fig. 27 (a)), und zwei Schnitten in unterschiedlichen Hubstellungen (Fig. 27 (b), (c)). Mit den anderen Ausführungen übereinstimmende Merkmale sind durch identische Bezugszeichen bezeichnet, so dass nachfolgend nur auf die Unterschiede eingegangen und im Übrigen auf die gesamte Beschreibung Bezug genommen wird.

0560Bei dieser Ausführung ist zwischen dem Zapfen und der Aussparung ein in radialer Richtung wellenförmiger Spalt ausgebildet, in dem eine radial verschiebbare, axial feste Zwischenelementanordnung angeordnet ist, um eine translatorische Bewegung über eine Sterilbarriere hinweg zu übertragen.

0561Hierzu ist der Zapfen 100 mit umlaufender Einkerbung und eine

0562instrumentenschaftseitige Kupplungsbuche 200 mit einem umlaufenden Ringprofil auf der Innenseite ausgebildet. Zapfen und Kupplungsbuchse sind so gestaltet, dass sich im gefügten Zustand zwischen diesen Bauteilen ein, vorzugsweise äquidistanter, wellenförmiger Spalt ausbildet. In diesen Spalt sind stabförmige Zwischenelemente 100.7 einer Zwischenelementanordnung eingebracht, die in einer Käfighülse 100.8 raumfest gelagert und nur in radialer Richtung verschieblich sind. Die dünne, folienartige Sterilbarriere (nicht dargestellt) ist zwischen Kupplungsbuche und

0563Käfighülse angeordnet. Durch Verschieben des Zapfens 100 in axialer Richtung (vertikal in Fig. 27) wird der antriebsseitige Teil des wellenförmigen Spalts zwischen Zapfen und Kupplungsbuchse verschoben. Durch die kinematischen Zwänge in der Schnittstelle wird die Kupplungsbuchse zusammen mit dem Zapfen axial bzw.

0564translatorisch verschoben, wie in der Figurenfolge Fig. 27 (b) -> (c) angedeutet. In einer Weiterbildung können die Zwischenelemente der Zwischenelementanordnung hülsenförmig ausgebildet sein, an deren Stirnseiten Kugeln drehbar angeordnet sind, um den Reibungswiderstand zu reduzieren.

0565Fig. 28, 29 zeigen mechanische Schnittstellen von Instrumentenanordnungen nach weiteren Ausführungen der vorliegenden Erfindung. Mit den anderen Ausführungen übereinstimmende Merkmale sind durch identische Bezugszeichen bezeichnet, so dass nachfolgend nur auf die Unterschiede eingegangen und im Übrigen auf die gesamte Beschreibung Bezug genommen wird.

0566Bei diesen Ausführungen weist die mechanische Schnittstelle einen Kipphebel auf, um insbesondere eine translatorische Antriebsbewegung über eine Sterilbarriere hinweg zu übertragen. Ein besonderer Vorzug dieses Konzepts ist eine einfache

0567Gestaltung der Sterilbarriere: Sie muss lediglich für die Kippbewegungen des Hebels ausgelegt sein und kann in einer Weiterbildung daher als Kunststoff-Formteil, beispielsweise aus thermoplastischem Elastomer oder Silikon, insbesondere als tiefgezogene Folie, einfach hergestellt werden. Der Neigungswinkel des Hebels kann in einer Ausführung von einem Drehantrieb verstellt werden, insbesondere einem Elektromotor, gegebenenfalls mit zwischengeschaltetem Getriebe. Die Sterilbarriere kann die gesamte Antriebseinheit einhüllen und auch über den Hebel gestülpt sein. In einer nicht dargestellten Weiterbildung kann ein Hebel (in Fig. 28, 29 beispielhaft: 1000) allgemein auf seiner kontakt- bzw. sterilbarrierenabgewandten Seite (unten in Fig. 28, 29) über sein Drehlager hinaus verlängert und dort mit einem Antrieb bzw. einem instrumentenschaftseitigen Antriebsstrang, beispielsweise einem Zugseil oder einem Gestänge, gekoppelt sein. Der Kipphebel (in Fig. 28, 29 beispielhaft: 1000) ist in einer Ausführung allgemein formschlüssig mit einem Kupplungsteil gekoppelt, insbesondere kann er, wie in den Ausführungen der Fig. 28, 29 angedeutet, in einer Nut eines Kupplungsteils (in Fig. 28, 29 beispielhaft: 2000) geführt sein. Der Kipphebel kann insbesondere mit einem

0568Abtriebselement der Abtriebsanordnung der Antriebseinheit gekoppelt sein oder ein solches darstellen, das Kupplungsteil entsprechend mit einem Antriebselement der Antriebsanordnung des Instrumentenschafts gekoppelt sein oder ein solches

0569darstellen. Gleichermaßen kann umgekehrt auch der Kipphebel mit einem

0570Antriebselement der Antriebsanordnung des Instrumentenschafts gekoppelt sein oder ein solches darstellen, das Kupplungsteil entsprechend mit einem Abtriebselement der Abtriebsanordnung der Antriebseinheit gekoppelt sein oder ein solches darstellen.

0571Das Kupplungsteil 2000 kann in einer Ausführung, die exemplarisch in Fig. 28 angedeutet ist, durch ein Schublager 2000.1 translatorisch verstellbar geführt sein. Somit wird die Drehbewegung des Kipphebels 1000 beispielsweise im

0572Instrumentenschaft als translatorische Bewegung abgegriffen bzw. in der

0573Antriebseinheit als translatorische Bewegung aufgeprägt. Die Kinematik dieser

0574Schnittstelle ist nichtlinear und wird daher in einer Weiterbildung rechnerisch bzw. in der Antriebseinheitssteuerung kompensiert.

0575Indem ein Kipphebel in einer Weiterbildung kardanisch gelagert ist, können auch Bewegungen in zwei Freiheitsgraden übertragen werden. Hierzu ist beispielsweise die Abbildung der Fig. 28 als Schnittdarstellung in zwei zueinander senkrechten Ebenen zu denken. Durch eine optionale zusätzliche Verschiebbarkeit des Kipphebels entlang seiner Längsachse (vertikal in Fig. 28) kann eine Schnittstelle mit Kipphebel zur Aktuierung von drei Freiheitsgraden ausgebildet sein. In einer anderen Ausführung, die exemplarisch in Fig. 29 angedeutet ist, kann das mit dem Kipphebel formschlüssig gekoppelte Kupplungsteil ebenfalls drehbar gelagert sein bzw. in einem Drehlager geführt sein. Auch diese Ausführung kann zur

0576Aktuierung von zwei oder mehr Freiheitsgraden erweitert sein, wie dies vorstehend mit Bezug auf Fig. 28 erläutert wurde. Die Figuren Fig. 30 bis 32 zeigen Instrumentenanordnungen nach weiteren

0577Ausführungen der vorliegenden Erfindung mit einer Sterilbarriere, die - wenigstens im OP-Betrieb - eine Antriebseinheit umhüllt und zwischen der Antriebseinheit und einem mit diesem mittels einer mechanischen Schnittstelle gekoppelten Instrumentenschaft angeordnet ist. Antriebseinheit, Instrumentenschaft und/oder mechanische

0578Schnittstelle können insbesondere solcher der anderen Ausführungen und Figuren sein, so dass mit den anderen Ausführungen übereinstimmende Merkmale durch identische Bezugszeichen bezeichnet sind und nachfolgend nur auf die Unterschiede eingegangen und im Übrigen auf die gesamte Beschreibung Bezug genommen wird.

0579Die Sterilbarriere kann allgemein insbesondere einteilig und/oder als Folienschlauch ausgeführt sein. In einer Weiterbildung ist die Sterilbarriere luftdicht ausgebildet bzw. umhüllt die Antriebseinheit luftdicht. Wie insbesondere nachfolgend mit Bezug auf die Fig. 30 bis 32 beschrieben, erfolgt nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung eine Übertragung einer Antriebs- bzw. Stellbewegung von einem Ab- auf ein

0580Eintriebselement nicht durch eine Öffnung in der Sterilbarriere hindurch, sondern über die in diesem Bereich geschlossene Sterilbarriere hinweg. In einer Ausführung, die in zwei Varianten in Fig. 30 dargestellt ist, weist die

0581Sterilbarriere im Bereich der mechanischen Schnittstelle wenigstens eine,

0582insbesondere im Bereich jedes Abtriebselements je eine, vorgespannte Lose in einer Verstellrichtung der Ab- und Antriebsanordnung auf. Die vorgespannte Lose ist in einer Weiterbildung als elastischer Faltenbalg, insbesondere als Elastomer-Faltenbalg ausgebildet, vorzugsweise als Wellmembran (in Fig. 30 (a) beispielhaft: 3.2) oder Wellbalg (in Fig. 30 (b) beispielhaft: 3.3), der direkt in die sterile Hülle integriert bzw. einteilig mit dieser ausgebildet, insbesondere ur- oder umgeformt, ist. In einer anderen Ausführung, die als Variante in Fig. 30 (c) dargestellt ist, weist die Sterilbarriere im Bereich der mechanischen Schnittstelle wenigstens eine, insbesondere im Bereich jedes Abtriebselements je eine, nicht vorgespannte Lose in einer Verstellrichtung der Ab- und Antriebsanordnung auf. Diese, wenigstens im Wesentlichen nicht

0583vorgespannte, Lose ist in einer Weiterbildung als, vorzugsweise elastische, Stulpe, insbesondere als Thermoplast- oder Elastomer-Stulpe (in Fig. 30 (c) beispielhaft: 3.4) ausgebildet, die direkt in die sterile Hülle integriert bzw. einteilig mit dieser ausgebildet, insbesondere ur- oder umgeformt, ist.

0584Fig. 30 (a) zeigt eine Ausführung als ebene Wellmembran 3.2, Fig. 30 (b) als Wellbalg 3.3, dessen Querschnitt insbesondere zylindrisch oder kegelförmig sein kann. Beide Faltenbalge speichern Lose in Verstellrichtung (vertikal in Fig. 30), in die durch die Faltung bzw. vorgeformten Wellen eine rückstellende Vorspannung eingeprägt ist, die bei Aktuierung des Abtriebselements (in Fig. 30 beispielsweise 10A, 100 oder 1000) in Verstellrichtung den auftretenden Hub kompensiert. In einer anderen Ausführung, die in drei Varianten in Fig. 31 dargestellt ist, weist die Sterilbarriere im Bereich der mechanischen Schnittstelle wenigstens eine,

0585insbesondere im Bereich jedes Abtriebselements je eine, berührungslose

0586translatorisch verschiebbare Dichtung auf (in Fig. 31 beispielhaft: 3.5). Diese kann in einer Weiterbildung, die exemplarisch in Fig. 31 (a) angedeutet ist, als axial verschiebliche Spaltdichtung ausgebildet sein. Gleichermaßen kann sie in einer Weiterbildung, die exemplarisch in Fig. 31 (b) angedeutet ist, als Labyrinthdichtung ausgebildet sein. Wie exemplarisch in Fig. 31 (c) angedeutet, kann eine translatorisch verschiebbare Dichtung vorzugsweise teleskopierbar sein, insbesondere als ein- oder mehrstufige Teleskophülse (in Fig. 31 (c) beispielhaft: dreistufig). Fig. 32 zeigt eine weitere Ausführung der Sterilbarriere im Bereich der mechanischen Schnittstelle, insbesondere wenigstens eines, vorzugsweise jedes Ab- bzw.

0587Eintriebselements, die sich durch eine sehr einfache Struktur und Fertigung

0588auszeichnet. Die Sterilbarriere weist für wenigstens ein, vorzugsweise jedes Ab- oder Eintriebselement einen sterilen Elementfortsatz auf, der lösbar mit einer Elementbasis verbindbar ist, welche die Sterilbarriere zerstörend durchgreift. Wie in der Figurenfolge Fig. 32 (a) -> 32 (b) angedeutet, durchgreift exemplarisch eine Abtriebselementbasis 1 1 zerstörend die Sterilbarriere 3 und wird mit ihrem Durchtrittsbereich lösbar mit einem sterilen Elementfortsatz 3.6 zu einem Abtriebselement verbunden, wie es beispielsweise als 10A, 10B, 100 oder 1000 in den anderen Ausführungen und Figuren erläutert ist. Gleichermaßen kann umgekehrt auch eine Eintriebselementbasis 21 zerstörend die Sterilbarriere 3 durchgreifen und mit ihrem Durchtrittsbereich lösbar mit einem sterilen Elementfortsatz 3.6 zu einem Eintriebselement verbunden werden, wie es beispielsweise als 20A, 20B, 200 oder 2000 in den anderen Ausführungen und Figuren erläutert ist. In einer Ausführung, die exemplarisch in Fig. 32 angedeutet ist, weist die Sterilbarriere im Bereich der sie durchgreifenden Elementbasen je eine, vorzugsweise ringförmige, Aufdickung 3.7 auf, beispielsweise durch aufgeklebte Kunststoffscheiben, urgeformte lokale Wandstärkenvergrößerungen und/oder lokaler Werkstoffänderung. In der Mitte des verstärkten Bereichs kann die Sterilbarriere wieder als dünne Membran ausgeführt sein. Nach dem Einhüllen der Antriebseinheit wird, wie beschrieben, beispielsweise auf einen Zapfen der sterile Fortsatz 3.6 gefügt. Hierzu wird die dünne Membran der Sterilbarriere im Inneren des Verstärkungsrings durchstoßen. Die Fixierung des sterilen Fortsatzes kann insbesondere reib-, stoff- und/oder

0589formschlüssig, schlüssig beispielsweise durch eine Schraub- oder Bajonettverbindung erfolgen oder auch als Kugelsperrbolzen ausgeführt sein.

0590Fig. 33 zeigt eine Instrumentenanordnung nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung mit einer Sterilbarriere 3, die - wenigstens im OP-Betrieb - eine Antriebseinheit 1 umhüllt und zwischen der Antriebseinheit und einem mit diesem mittels einer mechanischen Schnittstelle gekoppelten Instrumentenschaft 2

0591angeordnet ist. Antriebseinheit 1 , Instrumentenschaft 2 und/oder mechanische

0592Schnittstelle 3 können insbesondere solcher der anderen Ausführungen und Figuren sein, so dass mit den anderen Ausführungen übereinstimmende Merkmale durch identische Bezugszeichen bezeichnet sind und nachfolgend nur auf die Unterschiede eingegangen und im Übrigen auf die gesamte Beschreibung Bezug genommen wird.

0593Die Instrumentenanordnung weist ein Befestigungselement in Form eines sterilen Adapters 4 zur lösbaren Verbindung des Instrumentenschafts 2 an der Antriebseinheit 1 auf, welcher auf einer der Antriebseinheit abgewandten Oberfläche der Sterilbarriere angeordnet wird bzw. ist.

0594Die Antriebseinheit 1 , die in der in Fig. 33 dargestellten Ausführung beispielhaft mehrere Hubzapfen 100 aufweist, wird von der sterilen Hülle 3 umschlossen. In der sterilen Hülle sind die Abdeckungen für die Abtriebselemente integriert, in der in Fig. 33 dargestellten Ausführung beispielhaft als Elastomer-Faltenbälge wie vorstehend mit Bezug auf Fig. 30 erläutert. Nachdem die Antriebseinheit von der Sterilbarriere umschlossen wurde, wird der sterile Adapter 4 von außen an der steril verpackten Antriebseinheit fixiert. Der Adapter 4 interagiert somit nicht mit den Abtriebselementen 100, sondern stellt lediglich eine mechanische Schnittstelle zur Befestigung des Instrumentenschafts 2 an der umhüllten Antriebseinheit 1 zur Verfügung. Diese Trennung von mechanischer Kopplung von Ab- und Eintriebselementen einerseits (durch die mechanische Schnittstelle) und der mechanischen Befestigung von Antriebseinheit und Instrumentenschaft andererseits (durch das Befestigungselement bzw. den Adapter) erleichtert die sterile Handhabung der Instrumentenanordnung. In einer Ausführung, die exemplarisch in Fig. 33 angedeutet ist, ist der Adapter 4 form- und/oder reibschlüssig, beispielsweise durch Rast- bzw. Clipverbindungen, mit Instrumentenschaft und Antriebseinheit verbindbar bzw. verbunden, wobei die sterile Hülle 3 auch zwischen Rastvorsprüngen und -aussparungen von Antriebseinheit und Adapter dicht bzw. durchgangsfrei ist, um so die Sterilität zu wahren.

0595Die vorstehenden Instrumentenanordnungen sind in einer Weiterbildung

0596robotergeführt bzw. zur Befestigung an einem Manipulator eines

0597Manipulatorchirurgiesystems eingerichtet. Insbesondere kann hierzu die

0598Antriebseinheit 1 , der Instrumentenschaft 2 und/oder ein Befestigungselement bzw. ein Adapter 4 eine entsprechend eingerichtete Befestigungsschnittstelle aufweisen, beispielsweise entsprechende Aussparungen, Verriegelungen oder dergleichen.

0599Vorstehend wurden insbesondere Komponenten einer erfindungsgemäßen

0600Instrumentenanordnung beschrieben, wobei jedoch auch Verfahren zum Bestücken eines Manipulators eines Manipulatorchirurgiesystems umfasst sind, bei denen eine modulare motorische Antriebseinheit und ein Instrumentenschaft lösbar miteinander verbunden und dabei die Abtriebsanordnung und die Antriebsanordnung mittels der mechanischen Schnittstelle miteinander gekoppelt werden, wie beispielsweise in den Figurenfolgen Fig. 23 (a) - Fig. 23 (b) -> Fig. 23 (c), Fig. 25 (a) - Fig. 25 (b) -> Fig. 25 (c) und Fig. 32 (a) -» Fig. 32 (b) sowie den Montagepfeilen in Fig. 26 und Fig. 33.

0601Fig. 34 zeigt einen Teil eines robotergeführten minimalinvasiven chirurgischen

0602Instruments nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung mit einem

0603Antriebsmodul 10 und einem damit in nicht näher gezeigter Weise lösbar

0604verbundenen Instrumentenschaft 20 mit einem Endeffektor in Form einer beweglichen Klemme mit zwei Klingen 2.1 , 2.2. Nachfolgend wird eine Ausführung der Erfindung insbesondere anhand der Klinge 2.1 näher erläutert, Aufbau und Funktion der Klinge 2.2 sind analog, so dass hierauf Bezug genommen wird.

0605Die Klinge 2.1 weist gegenüber dem Instrumentenschaft 20 einen Drehfreiheitsgrad qi auf. Um diesen Freiheitsgrad zu aktuieren bzw. die Klinge 2.1 der Klemme zu öffnen bzw. zu schließen, sind zwei Antriebsstränge 21 , 22 einer instrumentenschaftseitigen Antriebsstranganordnung gegensinnig an der Klinge 2.1 angelenkt. Bei den

0606Antriebssträngen 21 , 22 kann es sich beispielsweise um Druckstangen bzw. Stößel handeln, die in dem Instrumentenschaft translatorisch beweglich gelagert sind.

0607Um die Druckstangen 21 , 22 gegensinnig zu aktuieren, weist das Antriebsmodul zwei gegensinnige Antriebsstränge 1 1 , 12 einer antriebsmodulseitigen

0608Antriebsstranganordnung auf, die über eine Wippe durch einen Elektromotor 13 eines Antriebs des Antriebsmoduls gegensinnig aktuierbar sind. Bei den Antriebssträngen 1 1 , 12 kann es sich ebenfalls um Druckstangen bzw. Stößel handeln, die in dem Antriebsmodul translatorisch beweglich gelagert sind. In einer Schnittstelle zwischen Antriebsmodul und Instrumentenschaft ist optional eine flexible Sterilbarriere 4 angeordnet, über die die instrumentenschaftseitige und die antriebsmodulseitige Antriebsstranganordnung miteinander lösbar gekoppelt sind.

0609Die Antriebsstranganordnungen sind einseitig translatorisch gekoppelt: die

0610Druckstangen bzw. Stößel 1 1 und 21 bzw. 12 und 22 sind translatorisch verschiebbar und können aufeinander über die Sterilbarriere hinweg nur Druckkräfte übertragen.

0611Um den Kraftschluss zwischen den Druckstangen bzw. Stößeln 1 1 und 21 sowie 12 und 22 sicherzustellen, die nur Druckkräfte über die Sterilbarriere 4 übertragen können, ist die antriebsmodulseitige Antriebsstranganordnung gegen die Schnittstelle vorgespannt, wie in Fig. 34 durch eine durch eine Feder 5 vorgespannte Lagerung des Elektromotors 13 mit angekoppelter Antriebsstranganordnung angedeutet.

0612An dem ersten antriebsmodulseitigen Antriebsstrang 1 1 sind zum Erfassen einer Last Fi in diesem Antriebsstrang ein erstes Messmittel in Form eines Dehnmessstreifens 31 und diesem gegenüberliegend ein drittes Messmittel in Form eines

0613Dehnmessstreifens 33 einer Messanordnung angeordnet. An dem zweiten antriebsmodulseitigen Antriebsstrang 12 zum Aktuieren desselben Freiheitsgrades qi der Klinge 2.1 des Endeffektors sind zum Erfassen einer Last F₂ in diesem Antriebsstrang ein zweites Messmittel in Form eines Dehnmessstreifens 32 und diesem gegenüberliegend ein viertes Messmittel in Form eines

0614Dehnmessstreifens 34 der Messanordnung angeordnet. Wie in Fig. 35 gezeigt, sind das erste Messmittel 31 in einem ersten Zweig, das zweite Messmittel 32 in einem zweiten Zweig, das dritte Messmittel 33 in einem dritten Zweig und das vierte Messmittel 34 in einem vierten Zweig einer Wheatstoneschen

0615Vollbrückenschaltung miteinander signaltechnisch verknüpft. Dabei ist das zweite Messmittel 32 in Reihe mit dem ersten Messmittel 31 zwischen einer Speisespannung U_E angeordnet, das dritte Messmittel 33 parallel zu dem zweiten Messmittel 32 zwischen der Speisespannung, und das vierte Messmittel 34 parallel zu dem ersten Messmittel 31 zwischen der Speisespannung.

0616Durch die Verschaltung des ersten und dritten bzw. zweiten und vierten Messmittels zu einem verknüpften Ausgangssignal in Form einer Brücken-Ausgangsspannung U_A können insbesondere Biegemomente in den Antriebssträngen 1 1 , 12 kompensiert werden, die mit keinen aktiven Kräften des Endeffektors korrespondieren. Durch die Verschaltung des ersten und zweiten bzw. dritten und vierten Messmittels im bzw. der Brücken-Ausgangsspannung UA kann insbesondere die gemeinsame Vorspannung der antriebsmodulseitigen Antriebsstranganordnung kompensiert werden, die auf die gegensinnigen Stößel 1 1 , 12 wirkt und somit keine aktive, die Klinge 2.1 aktuierende Kraft ist. Bei im unbelasteten Zustand abgeglichener Brücke ergibt sich im

0617Ausführungsbeispiel ein, wenigstens im Wesentlichen, linearer Zusammenhang zwischen der um die Vorspannung der Feder 5 bereinigten, d.h. aktiv die Klinge 2.1 aktuierenden Kraft und dem Doppelten der von dem Dehnmessstreifen 31 erfassten Dehnung, vorteilhafterweise also zusätzlich eine signaltechnische Verstärkung der erfassten Last.

0618Wie in Fig. 34 angedeutet, sind die Messmittel 31 -34 der Messanordnung zum

0619Erfassen axialer Drucklasten in Längsrichtung der Antriebsstränge 1 1 , 12 ausgerichtet und in radialen Aussparungen der Antriebsstränge 1 1 , 12 angeordnet.

0620Insbesondere, um den Elektromotor 13 und/oder ein manuelles Teleoperationsmittel, beispielsweise ein Spiegelinstrument (nicht dargestellt) zu steuern, werden durch die Messmittel 31 -34 die aktiven bzw. generalisierten Lasten Fi , F₂ erfasst und der Antrieb und das Teleoperationsmittel auf Basis dieser erfassten Lasten gesteuert. Auf diese Weise kann dem Teleoperateur beispielsweise eine haptische Rückmeldung über die Klemmkräfte vermittelt werden, die der Endeffektor auf ein Lumen ausübt, bzw. über den Widerstand, den das Lumen der Klemme 2.1 , 2.2 entgegensetzt.

0621Fig. 36 zeigt zur kompakteren Darstellung gleichermaßen einen Teil eines

0622Steuermittels wie auch eines Verfahrens nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung.

0623Ein Steuermittel 3, das beispielsweise in einer Steuerung des Roboters implementiert sein kann, der das minimalinvasive chirurgische Instrument der Fig. 34 führt, erhält von der Messanordnung 31 -34 (vgl. auch Fig. 35) das verknüpfte Ausgangssignal U_A, das, wie vorstehend erläutert, insbesondere proportional zum Doppelten der Last F im Antriebsstrang 1 1 ist. Auf Basis dieser durch die Messanordnung erfassten Last bestimmt das Steuermittel 3 ein Kommando S, welches es beispielsweise an eine Motorsteuerung des Elektromotors 13 oder ein Teleoperationsmittel in Form eines Spiegelinstruments (nicht dargestellt) ausgibt, so dass der Motor 13 eine gewünschte Soll-Kraft im Antriebsstrang 1 1 realisiert bzw. das Spiegelinstrument dem

0624Teleoperateur eine virtuelle Belastung vermittelt, die den tatsächlich am Endeffektor wirkenden Kräften F_Ei , F_E2 entspricht.

0625Ein Verfahren, das beispielsweise von dem vorstehend erläuterten Steuermittel 3 ausgeführt wird, steuert in entsprechender Weise den Antrieb 13 bzw. das

0626Spiegelinstrument, indem es in einem Schritt S1 von der Messanordnung 31 -34 das verknüpfte Ausgangssignal U_A erhält und auf Basis dieser durch die Messanordnung erfassten Last das Kommando S bestimmt, welches beispielsweise die

0627Motorsteuerung des Elektromotors 13 oder das Spiegelinstrument derart steuert, dass der Motor 13 die gewünschte Soll-Kraft im Antriebsstrang 1 1 realisiert bzw. das Spiegelinstrument dem Teleoperateur die virtuelle Belastung vermittelt, die den tatsächlich am Endeffektor wirkenden Kräften F_E1, F_E2 entspricht.

0628Fig. 37 zeigt einen Teil eines robotergeführten, minimalinvasiven chirurgischen Instruments nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung in einem Teilschnitt. Das Instrument weist einen Instrumentenschaft 31 und eine damit lösbar verbundene Antriebseinheit 30 auf. Der Instrumentenschaft weist eine Schnittstelle 42 zum Befestigen an einem Roboter 40 auf, der durch eine sterile Hülle 41 abgedeckt ist.

0629Der Instrumentenschaft weist mehrere Freiheitsgrade auf, von denen im

0630Ausführungsbeispiel exemplarisch zwei angedeutet sind: Der Instrumentenschaft weist ein Rohr 54 auf, das gegenüber einem

0631Instrumentenschaftgehäuse 53 in einem Drehlager 55 drehbar gelagert ist. Zwei gegenläufige Zugtrumme 57c, 57d beaufschlagen gegensinnig ein Getrieberad 58 und sind jeweils mit nachfolgend näher erläuterten Eintriebsgliedern in Form von

0632Eintriebsstößeln 37, 38 (vgl. Fig. 38) gekoppelt, die ihrerseits durch Abtriebsglieder in Form von Abtriebsstößeln 34, 35 (vgl. Fig. 38) aktuiert werden. Ab- und

0633Eintriebsstößel 34/37 bzw. 35/38 bilden jeweils ein Stößelpaar, welches in Fig. 37 mit 45a - 45d bezeichnet ist. Durch gegensinnige Aktuierung der Stößelpaare 45c, 45d kann das Rohr 54 im Drehlager 55 in beide Richtungen verdreht und so dieser

0634Freiheitsgrad des Instrumentenschaftes 31 aktuiert werden. Am antriebseinheitfernen Ende des Rohres 54 ist ein Endeffektor angeordnet (nicht dargestellt), der wenigstens einen Freiheitsgrad relativ zum Rohr und/oder wenigstens einen funktionalen Freiheitsgrad, beispielsweise das Öffnen und Schließen einer Zange, aufweist. Zwei gegenläufige Zugtrumme 57a, 57b beaufschlagen gegensinnig den Endeffektor und sind jeweils mit nachfolgend näher erläuterten Eintriebsgliedern in Form von Eintriebsstößeln 37, 38 (vgl. Fig. 38) gekoppelt, die ihrerseits durch Abtriebsglieder in Form von Abtriebsstößeln 34, 35 (vgl. Fig. 38) aktuiert werden.

0635Durch gegensinnige Aktuierung der Stößelpaare 45a, 45b kann ein Freiheitsgrad des Endeffektors aktuiert werden.

0636Die Eintriebsstößel 37, 38 sind im Ausführungsbeispiel translatorisch bzw.

0637verschiebbar in einer Schnittstelle 56a bzw. 56b des Instrumentenschaftes 31 gelagert. In einer nicht dargestellten Abwandlung können gleichermaßen rotatorische bzw.

0638drehbare Eintriebswellen drehfest mit Abtriebswellen gekoppelt sein, eine Ausführung der vorliegenden Erfindung wird insofern nur exemplarisch mit zur Aktuierung verschiebbaren Ab- und Eintriebsgliedern erläutert, ohne hierauf beschränkt zu sein. Die Antriebseinheit 30 weist ein Gehäuse 49 auf, in dem exemplarisch zwei

0639Antriebsmodule 47a, 47b zum Aktuieren der vorstehend erläuterten Freiheitsgrade des Instrumentenschaftes 31 angeordnet sind. Die Antriebsmodule weisen jeweils einen Antrieb in Form eines Elektromotors 44a bzw. 44b und eine

0640Abtriebsgliedanordnung mit zwei translatorisch beweglichen Abtriebsgliedern auf, die die Abtriebsstößel der Stößelpaare 45a, 45b bzw. 45c, 45d bilden.

0641Die Aktuierung der Eintriebsstößel durch Abtriebsstößel wird nachfolgend

0642insbesondere mit Bezug auf Fig. 38 erläutert. Dabei können deren Stößelpaare 34/37 und 35/38 gleichermaßen die vorstehend genannten Stößelpaare 45a und 45b oder 45c und 45d darstellen.

0643Der Antrieb 44, der der Antrieb 44a oder 44b der Fig. 37 sein kann, aktuiert

0644gegensinnig die zwei Abtriebsstößel 34 und 35, die verschiebbar in einem Gehäuse des Antriebsmoduls 47 gelagert sind, das das Antriebsmodul 47a oder 47b der Fig. 37 sein kann. Ab- und Eintriebsgliedanordnung 34, 35 und 37, 38 sind im

0645Ausführungsbeispiel über eine optionale, flexible Sterilbarriere 32 einseitig gekoppelt. Die Eintriebsstößel 37, 38 sind über Koppelstangen mit einer Wippe gekoppelt, die ihrerseits die Zugtrumme 57.1 , 57.2 gegensinnig aktuiert, die die Zugtrumme 57a, 57b oder 57c, 57d der Fig. 37 sein können. Koppelstangen und Wippe bilden ein Getriebe, welches in Fig. 38 strichpunktiert abgegrenzt ist. Die Antriebsmodule sind, wie in Fig. 37, 38 angedeutet, in dem Gehäuse 49 der

0646Antriebseinheit 30 jeweils in einer Koppelrichtung (horizontal in Fig. 37; vertikal in Fig. 38) gegen die Eintriebsgliedanordnung 37, 38 beweglich gelagert und vorgespannt. Die Koppelrichtungen der zwei Antriebsmodule 47a, 47b sind parallel (vgl. Fig. 37) zueinander und zur jeweiligen Aktuierungsrichtung, in der die Glieder zum Aktuieren der Freiheitsgrade des Instrumentenschaftes beweglich sind.

0647Die Antriebsmodule können eine Druckfeder aufweisen, die das Antriebsmodul in dem Gehäuse fesselt und in Koppelrichtung bzw. gegen die Eintriebsgliedanordnung vorspannt. Diese ist in Fig. 37 mit 46a bzw. 46b, in Fig. 38 gemeinsam mit 46 bezeichnet. In einer in Fig. 41 gezeigten Abwandlung weist das Antriebsmodul stattdessen eine Magnetanordnung zum Vorspannen des Antriebsmoduls auf.

0648Die Magnetanordnung weist im Ausführungsbeispiel einen Elektromagneten 100 an dem Gehäuse 49 der Antriebseinheit auf einer instrumentenschaftzugewandten Seite (unten in Fig. 41 ) und diesem gegenüberliegend, einen Permanentmagneten 101 auf, der an dem Antriebsmodul 47 angeordnet ist. Zusätzlich ist ein Elektromagnet 103 an dem Gehäuse auf einer instrumentenschaftabgewandten Seite (oben in Fig. 41 ) angeordnet und diesem gegenüberliegend ein Permanentmagnet 104 an dem

0649Antriebsmodul. Anstelle des Permanentmagneten 101 und/oder 104 kann auch ein weichmagnetischer Bereich vorgesehen sein, der durch die (bestromten)

0650Elektromagnete 100 bzw. 103 angezogen werden kann.

0651Der bestromte Elektromagnet 100 zieht das Antriebsmodul 47 magnetisch in

0652Koppelrichtung (nach unten in Fig. 41 ) und spannt so dessen Abtriebsgliedanordnung 34, 35 gegen die Eintriebsgliedanordnung (nicht dargestellt in Fig. 41 ) vor.

0653Gleichermaßen kann der bestromte Elektromagnet 103 den gegenpoligen

0654Permanentmagneten 104 abstoßen und so das Antriebsmodul 47 magnetisch in Koppelrichtung gegen die Eintriebsgliedanordnung vorspannen.

0655In einer nicht dargestellten Abwandlung kann einer der beiden Elektromagnete 100, 103 entfallen. Zusätzlich oder alternativ kann in einer Abwandlung anstelle des

0656Elektromagneten 100 und/oder 103 auch ein Permanentmagnet vorgesehen sein. Die Vorspannwirkung eines Permanentmagneten 101 kann durch Bestromen des

0657Elektromagneten 103 reduziert, insbesondere aufgehoben werden. Wenn in einer Abwandlung an Stelle des Elektromagneten 103 ein Permanentmagnet angeordnet ist, der zu dem Permanentmagneten 104 gegenpolig ist bzw. diesen magnetisch anzieht, oder der Permanentmagnet 104 durch einen weichmagnetischen Bereich des

0658Antriebsmoduls ersetzt ist, kann hierdurch eine permanentmagnetische

0659Antriebsmodul-Verriegelungsanordnung zum Verriegeln des zurückgezogenen

0660Antriebsmoduls verwirklicht sein, auf die nachfolgend mit Bezug auf Fig. 40A, 40B noch näher eingegangen wird. In der Ausführung der Fig. 41 weist die Magnetanordnung mehrere, vorzugsweise unmagnetische, Abstandselemente 102 auf, die einen direkten Kontakt zwischen dem Permanent- oder Elektromagneten 100 an dem Gehäuse der Antriebseinheit mit dem weich- oder hartmagnetischen Bereich, insbesondere (weiteren) Permanentmagneten 101 an dem Antriebsmodul verhindern. Gleichermaßen verhindern, vorzugsweise unmagnetische, Abstandselemente 105 einen direkten Kontakt zwischen dem

0661Permanent- oder Elektromagneten 103 und dem weich- oder hartmagnetischen Bereich, insbesondere (weiteren) Permanentmagneten 104.

0662Fig. 39 zeigt ein Antriebsmodul und eine damit gekoppelte Eintriebsgliedanordnung nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung in Fig. 38 entsprechender Darstellung. Mit den anderen Ausführungen übereinstimmende Merkmale sind durch identische Bezugszeichen bezeichnet, so dass auf deren Beschreibung Bezug genommen und nachfolgend nur auf die Unterschiede eingegangen wird.

0663Wie in der Ausführung der Fig. 38 exemplarisch gezeigt, kann ein Antriebsmodul 47 direkt im Gehäuse 49 der Antriebseinheit 30 beweglich gelagert sein, insbesondere formschlüssig, beispielsweise durch eine oder mehrere Nuten und/oder Rippen.

0664Zusätzlich oder alternativ kann, wie in der Ausführung der Fig. 39 nur exemplarisch gezeigt, in einer Ausführung der vorliegenden Erfindung eine Abtriebsgliedanordnung in dem Gehäuse der Antriebseinheit beweglich gelagert sein, wobei der Antrieb, insbesondere ein Antriebsmodulgehäuse 47.1 , in dem dieser abgestützt ist, beweglich an der Abtriebsgliedanordnung gelagert und, insbesondere elastisch und/oder permanent- und/oder elektromagnetisch, gegen das Gehäuse der Antriebseinheit gefesselt und dadurch in Koppelrichtung vorgespannt ist. In der Ausführung der Fig. 39 sind die Abtriebsstößel 34, 35 jeweils in Schublagern des Gehäuses 49 der

0665Antriebseinheit beweglich gelagert. Ein Gehäuse 47.1 des Antriebsmoduls, in dem sich der die Abtriebsstößel 34, 35 gegensinnig beaufschlagende Antrieb abstützt, ist durch eine Magnetanordnung oder Druckfeder 46 gegen das Gehäuse 49 der

0666Antriebseinheit gefesselt und dadurch in Koppelrichtung (vertikal nach unten in Fig. 39) vorgespannt.

0667Fig. 40A, 40B zeigen ein Antriebsmodul und eine damit gekoppelte

0668Eintriebsgliedanordnung nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung in Fig. 38 entsprechender Darstellung. Mit den anderen Ausführungen

0669übereinstimmende Merkmale sind durch identische Bezugszeichen bezeichnet, so dass auf deren Beschreibung Bezug genommen und nachfolgend nur auf die Unterschiede eingegangen wird. Fig. 40A zeigt dabei das Antriebsmodul in einem mit der Eintriebsgliedanordnung gekoppelten Zustand, Fig. 40B das zurückgezogene und verriegelte Antriebsmodul.

0670Wie vorstehend mit Bezug auf Fig. 41 erläutert, kann durch wahlweises, insbesondere gesteuertes Bestromen einer Magnetanordnung mit wenigstens einem

0671Elektromagneten 100 und/oder 103 das Antriebsmodul 47 gegen die Vorspannung zurückgezogen werden. Dies kann insbesondere ein An- und Abkoppeln der

0672Antriebseinheit an den Instrumentenschaft erleichtern, da dabei nicht die (volle) Vorspannung, insbesondere manuell, überwunden werden muss. Somit stellt eine entsprechend bestromte Magnetanordnung, wie sie mit Bezug auf Fig. 41 erläutert wurde, eine magnetische Rückzuganordnung zum Zurückziehen des Antriebsmoduls gegen die Vorspannung dar.

0673Zusätzlich oder alternativ kann eine mechanische Rückzuganordnung zum

0674Zurückziehen des Antriebsmoduls gegen die Vorspannung vorgesehen sein, wie sie nun exemplarisch mit Bezug auf Fig. 40A, 40B erläutert wird.

0675In der Ausführung der Fig. 40 weist der Antrieb ein Abtriebsmittel in Form einer Wippe 59 auf, mit der die Abtriebsstößel 34, 35 über Koppelstangen gegenläufig gekoppelt sind. Zum Aktuieren eines Freiheitsgrads des Instrumentenschaftes benötigt der Antrieb nur einen begrenzten Winkelbereich, der somit einen Aktuierbereich definiert. Von diesem ist ein Rückzugbereich durch einen mechanischen Anschlag 60 für die Wippe 59 abgegrenzt, die hierzu aus einem Gehäuse des Antriebsmoduls 47.1 hervorragt.

0676Solange der Antrieb die Wippe innerhalb des Aktuierbereichs bewegt, wie in Fig. 40A angedeutet, werden die Abtriebsstößel gegensinnig aktuiert. Mit Erreichen des Rückzugbereichs stützt sich, wie in Fig. 40B dargestellt, die Wippe 59 an dem mechanischen Anschlag 60 ab. Durch Weiterdrehen der Wippe in den

0677Rückzugbereich hinein verschiebt der Antrieb über die Wippe 59 das Antriebsmodul gegen die Vorspannung des Federmittels 46 und zieht somit das Antriebsmodul motorisch gegen die Vorspannung zurück. In einer nicht dargestellten Abwandlung interagiert der Anschlag 60 nicht mit der Wippe 59, sondern einem oder beiden Stößeln 34, 35. Wie in Fig. 41 dargestellt, kann die Rückzuganordnung 59, 60 auch mit einer magnetischen Vorspannung, insbesondere durch eine Magnetanordnung mit

0678Permanentmagnete 101 und/oder 104, kombiniert sein.

0679Insbesondere, um den Antrieb zu entlasten, kann eine Antriebsmodul- Verriegelungsanordnung zum Verriegeln des zurückgezogenen Antriebsmoduls vorgesehen sein. Diese weist in der Ausführung der Fig. 40B einen federbelasteten und manuell oder automatisch lösbaren Riegel 61 auf, durch den das gegen die Vorspannung zurückgezogene Abtriebsmodul formschlüssig gesichert wird.

0680Die Antriebsmodul-Verriegelungsanordnung kann auch magnetisch ausgebildet sein. Wenn, wie mit Bezug auf Fig. 41 erläutert, ein Magnet, insbesondere ein

0681Permanentmagnet 101 , einen weichmagnetischen Bereich oder gegenpoligen Permanentmagneten 104 des Antriebsmoduls magnetisch anzieht, kann hierdurch das (stärker vorgespannte) Antriebsmodul magnetisch verriegelt werden. In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist die Rückzuganordnung auch zum Lösen der Verriegelung bzw. zum Verstellen des Antriebsmoduls in Koppelrichtung ausgebildet. Hierzu kann in einer Ausführung allgemein ein mechanischer

0682Gegenanschlag vorgesehen sein, an dem sich das Abtriebsmittel abstützt, wenn es in einen von dem Aktuierungs- und Rückzugbereich verschiedenen Vorschubbereich verstellt wird. In der Ausführung der Fig. 41 ist ein entsprechender Gegenanschlag 106 am Gehäuse der Antriebseinheit angeordnet und definiert einen vom

0683Aktuierbereich und dem durch den Anschlag 60 definierten Rückzugbereich verschiedenen Vorschubbereich. Mit Erreichen des Vorschubbereichs stützt sich, wie in Fig. 41 dargestellt, die Wippe 59 an dem mechanischen Gegenanschlag 106 ab. Durch Weiterdrehen der Wippe in den Vorschubbereich hinein verschiebt der Antrieb über die Wippe 59 das Antriebsmodul gegen die Verriegelung der Magnetanordnung 103, 104 in Koppelrichtung (vertikal nach unten in Fig. 41 ). Auch hier kann in einer Abwandlung der Anschlag 60 statt mit Wippe 59 mit einem oder beiden Stößeln 34, 35 interagieren.

0684Wie insbesondere in Fign. 37 und 42-46 erkennbar, schließt die Koppelrichtung (horizontal in den Figuren), in der das Antriebsmodul 47(a, b) in dem Gehäuse 49 der Antriebseinheit beweglich gelagert und vorgespannt ist, mit einer Längsachse des Instrumentenschaftes 31 (vertikal in den Figuren) einen Winkel ein, der im

0685Wesentlichen 90° beträgt.

0686Mit Bezug auf Fig. 42 - 46 wird nachfolgend eine Aufnahme des Instrumentenschafts zur formschlüssigen, lösbaren Befestigung der Antriebseinheit nach verschiedenen Ausführungen der vorliegenden Erfindung erläutert. Mit den anderen Ausführungen übereinstimmende Merkmale sind durch identische Bezugszeichen bezeichnet, so dass auf deren Beschreibung Bezug genommen und nachfolgend nur auf die

0687Unterschiede eingegangen wird. Die Figuren zeigen jeweils einen Teil des

0688Instrumentenschafts mit seiner Aufnahme sowie die noch hiervon getrennte

0689Antriebseinheit, wobei eine Einführrichtung der Antriebseinheit in die Aufnahme durch einen Bewegungspfeil angedeutet ist.

0690Die Aufnahme 80 der Ausführung der Fig. 42(a) weist eine angefaste Einführöffnung 140 zum Einführen der Antriebseinheit 30 in einer Einführrichtung auf, wobei die Einführrichtung parallel zur Längsachse des Instrumentenschaftes 31 (vertikal in Fig. 42(a)) ist. Die Einführöffnung 140 ist auf der instrumentenschaftabgewandten Seite (oben in Fig. 42(a)) angeordnet.

0691Die beweglichen Eintriebsglieder der Eintriebsgliedanordnung 45.2 des

0692Instrumentenschaftes, beispielsweise die Eintriebsstößel 37, 38, wie sie vorstehend mit Bezug auf Fig. 38 - 41 erläutert wurden, stehen senkrecht zur Längsachse des Instrumentenschaftes 31 zu dessen Aufnahme 80 hin vor, wobei die Schnittstelle bzw. Kontaktebene der Eintriebsgliedanordnung 45.2 parallel zur Längsachse ist.

0693In der Ausführung der Fig. 42(b) ist die Eintriebsgliedanordnung 45.2 des

0694Instrumentenschaftes 31 in einer Vertiefung 142 angeordnet. Zusätzlich oder alternativ ist die Abtriebsgliedanordnung 45.1 der Antriebseinheit 30, beispielsweise die Abtriebsstößel 34, 35, wie sie vorstehend mit Bezug auf Fig. 38 - 41 erläutert wurden, in einer Vertiefung 143 angeordnet, wenn sie durch die Rückzuganordnung gegen die Vorspannung zurückgezogen ist. Nach Einführen der Antriebseinheit 30 in die Aufnahme 80 und Entriegeln der Rückzuganordnung bzw. Aufbauen der

0695Vorspannung kontaktiert die vorgespannte Abtriebsgliedanordnung 45.1 , die dann aus der Vertiefung 143 vorsteht, die Eintriebsgliedanordnung 45.2 des

0696Instrumentenschaftes 31 . Die Ausführung der Fig. 43(a) entspricht im Wesentlichen derjenigen der Fig. 42(a). Zum formschlüssigen Befestigen der Antriebseinheit 30 in der Aufnahme 80 des Instrumentenschafts 31 ist ein Bajonettverschluss mit wenigstens einem Vorsprung 151 am Gehäuse 49 der Antriebseinheit vorgesehen, der infolge einer Verdrehung der Antriebseinheit in eine Aussparung 150 der Aufnahme 80 eingreift. Gleichermaßen kann der Vorsprung 151 in einer Abwandlung infolge einer Verschiebung (horizontal nach links in Fig. 43(a)) statt durch eine Verdrehung in die Aussparung 150 der Aufnahme 80 eingreifen, wobei diese Verschiebung vorzugsweise durch Aufprägen der Vorspannkraft erfolgt. Der Anwender schiebt somit die Antriebseinheit (vertikal von oben in Fig. 43(a)) in die Aufnahme ein. Anschließend wird, insbesondere manuell oder automatisch, ein Ankopplungsvorgang initiiert, bei dem die Schnittstellen mit der Vorspannkraft beaufschlagt werden. Dadurch wird der Vorsprung 151 der Antriebseinheit senkrecht zur Einführrichtung in die Aussparung 150 gedrückt und somit die Antriebseinheit formschlüssig verriegelt. Die Ausführung der Fig. 43(b) entspricht im Wesentlichen derjenigen der Fig. 42(a), 43(a). Die Aufnahme 80 weist in dieser Ausführung eine mehrteilige formschlüssige Führung zum Einführen der Antriebseinheit 30 in der Einführrichtung auf. Die Führung weist mehrere Führungsnuten 152 auf, die mit entsprechenden Vorsprüngen 153 am Gehäuse 49 der Antriebseinheit 30 formschlüssig zusammenwirken, um dieses formschlüssig in der Aufnahme 80 des Instrumentenschafts 31 zu befestigen. Die Führungsnuten 152 sind im Wesentlichen L-förmig ausgebildet, so dass die

0697Antriebseinheit wiederum infolge einer Verdrehung in der Aufnahme formschlüssig festgelegt werden kann. Wie bei dem Bajonettverschluss der Ausführung nach Fig. 43(a) ist die nach Einführen in der Aufnahme verdrehte und hierdurch formschlüssig festgelegte Antriebseinheit entgegen der Einführrichtung vorgespannt, beispielsweise durch entsprechendes Übermaß oder elastische Federmittel (nicht dargestellt), um so reibschlüssig einem Zurückdrehen und damit Lösen der Antriebseinheit

0698entgegenzuwirken. Gleichermaßen können auch hier in einer Abwandlung wie in der vorstehend mit Bezug auf Fig. 43(a) erläuterten Abwandlung die Vorsprünge 153 infolge einer Verschiebung (horizontal nach links in Fig. 43(b)) in den kurzen Schenkel der Aussparungen 152 senkrecht zur Einführrichtung verschoben werden, wobei diese Verschiebung wiederum vorzugsweise durch Aufprägen der Vorspannkraft erfolgt. Der Anwender schiebt somit die Antriebseinheit (vertikal von oben in Fig. 43(b)) in die Aufnahme ein. Dabei gleiten die Vorsprünge 153 in den langen Schenkeln der L-förmigen Aussparungen 152 bis zu deren Knick. Anschließend wird, insbesondere manuell oder automatisch, ein Ankopplungsvorgang initiiert, bei dem die Schnittstellen mit der Vorspannkraft beaufschlagt werden. Dadurch werden die Vorsprünge 153 der Antriebseinheit senkrecht zur Einführrichtung in den Aussparungen 152 verschoben und somit die Antriebseinheit formschlüssig verriegelt.

0699Die Ausführung der Fig. 44(a) entspricht im Wesentlichen derjenigen der Fig. 43(b), wobei hier eine Führungsrippe 161 , die sich in Einführrichtung erstreckt, in eine hierzu komplementäre Führungsnut 160 der Aufnahme 80 eingeführt und in dieser beispielsweise reibschlüssig festgelegt wird bzw. ist. In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung, wie sie exemplarisch in Fig. 44(a) dargestellt ist, weist die Aufnahme allgemein zusätzlich zu der Einführöffnung eine weitere Öffnung (links in Fig. 44(a)) auf, insbesondere, um eine Signal- und/oder energietechnische Verbindung der Antriebseinheit zu verbessern (nicht dargestellt).

0700In der Ausführung der Fig. 44(b) ist die Einführrichtung senkrecht zur Längsachse des Instrumentenschaftes. Die Einführöffnung ist auf der instrumentenschaftabgewandten Seite (links in Fig. 44(b)) angeordnet.

0701In der Ausführung der Fig. 44(b) ist eine Antriebseinheit-Verriegelungsanordnung zum formschlüssigen Verriegeln der Antriebseinheit 30 in der Aufnahme 80 in Form eines beweglichen, vorgespannten Riegels 167 vorgesehen, der in der Antriebseinheit 30 einrastet, wenn diese in der Aufnahme 80 platziert ist. Obwohl nicht dargestellt, kann eine solche oder ähnliche Antriebseinheit-Verriegelungsanordnung auch in den anderen Ausführungen vorgesehen sein, insbesondere zusätzlich oder alternativ zu einer formschlüssigen Festlegung, insbesondere einem Bajonettverschluss, oder einer reibschlüssigen Festlegung. Die Aufnahme 80 der Ausführung der Fig. 44(b) weist eine oder mehrere

0702Führungsrippen 165 auf, die in entsprechende Führungsnuten 166 im Gehäuse 49 der Antriebseinheit 30 eingreifen. Wie mit Bezug auf Fig. 42(b) beschrieben, ist die

0703Eintriebsgliedanordnung 45.2 in einer Vertiefung 164 angeordnet. Die Ausführung der Fig. 45(a) entspricht im Wesentlichen derjenigen der Fig. 44(b), wobei die Einführöffnung durch eine verschwenkbare Klappe 170 verschließbar ist, um die Antriebseinheit 30 entgegen der Einführrichtung formschlüssig festzulegen.

0704In der Ausführung der Fig. 45(b) ist die Aufnahme 80 relativ zur Längsachse des Instrumentenschafts verschwenkbar. Dies ermöglicht es, die Antriebseinheit 30, wie in Fig. 45(b) durch Bewegungspfeile angedeutet, zunächst in die in eine

0705Aufnahmestellung (vgl. Fig. 45(b)) verschwenkte Aufnahme einzuführen, und dann die Aufnahme in eine Verriegelungsstellung zu verschwenken, wobei die Antriebseinheit in dieser Verriegelungsstellung der Aufnahme dann formschlüssig fixiert ist. In der Ausführung der Fig. 46(a) weist die Antriebseinheit 30 ein konvergentes

0706Verdrängungsmittel zum Verdrängen der Eintriebsgliedanordnung des

0707Instrumentenschaftes bei einem Einführen der Antriebseinheit in die Aufnahme des Instrumentenschaftes auf. Das konvergente Verdrängungsmittel der Ausführung der Fig. 46(a) weist eine konvexe, insbesondere schräge oder elliptische Fläche auf, die in einem ersten Abschnitt 180a in Einführrichtung konvergiert und so

0708überdurchschnittlich vorstehende Eintriebsglieder der Eintriebsgliedanordnung 45. 2 beim Einführen formschlüssig zurückdrängt. An die in Einführrichtung konvergierende Fläche 180a schließt sich eine in Einführrichtung divergierende, in der Ausführung der Fig. 46(a) ebenfalls konvexe Fläche 180b an, um auch bei einem Ausführen der Antriebseinheit 30 aus der Aufnahme 80 vorstehende Eintriebsglieder

0709zurückzudrängen.

0710In der Ausführung der Fig. 46(b) weist die Antriebseinheit 30 hingegen ein

0711bewegliches Verdrängungsmittel in Form mehrerer drehbarer Rollen 181 a, 181 b auf, welche beim Einführen überdurchschnittlich vorstehende Eintriebsglieder der

0712Eintriebsgliedanordnung 45.2 zurückdrängen und so die Eintriebsgliedanordnung nivellieren. Nach Überlaufen der Rollen 181a, 181 b bzw. der konvexen Fläche 180a stehen die Eintriebsglieder, wenigstens im Wesentlichen, gleichmäßig zu der

0713Aufnahme des Instrumentenschaftes hin vor.

0714Fig. 47 zeigt schematisch ein chirurgisches Instrument nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung mit einem Instrumentenschaft 20. Der Instrumentenschaft weist ein starres, gelenkiges oder biegsamens Rohr 22 auf, an dessen distalem Ende ein Endeffektor 21 angeordnet ist, der einen oder mehrere funktionale und/oder kinematische Freiheitsgrade aufweist. In einem proximalen Instrumentengehäuse 23 des Instrumentenschafts ist ein Antriebsmodul 25 lösbar an einer Schnittstelle 24 mit dem Instrumentenschaft verbunden. Das Rohr 22 kann an dem Instrumentengehäuse 23 fixiert oder drehbar gelagert sein, sodass das Rohr 22 einen Drehfreiheitsgrad um seine Längsachse aufweist.

0715Fig. 48A, 48B zeigen diese Schnittstelle in unterschiedlichen perspektivischen

0716Ansichten. Zur besseren Übersicht sind nur einige Komponenten des Antriebsmoduls 25 und Instrumentenschaftes 20 dargestellt und daher durch einen Apostroph (') gekennzeichnet. Insbesondere ist nur ein Antriebsstrang zur Aktuierung eines

0717Freiheitsgrades des Instrumentenschaftes gezeigt, weitere Antriebsstränge sind analog aufgebaut und beispielsweise parallel zu dem gezeigten Antriebsstrang angeordnet.

0718Jeder Antriebsstrang weist einen Aktuator in Form einer Elektromotor-Getriebe-Einheit 31 ' auf, deren Abtriebswelle ein unbegrenzt drehbares Abtriebsglied des

0719Antriebsmoduls darstellt.

0720Mit diesem Abtriebsglied wird in nachfolgend beschriebener Weise ein Eintriebsglied 32' gekoppelt, das in einem Schublager 34' formschlüssig in einer Verschiebeachse B' verschiebbar in dem Instrumentenschaft geführt ist. Das Eintriebsglied ist durch ein Zugmittel oder eine Druckstange 36 mit dem

0721Endeffektor 21 verbunden, um diesen zu aktuieren (nicht dargestellt), wobei die Druckstange parallel zu der Verschiebeachse B' ist. Das Eintriebsglied ist zwischen zwei Endanschlägen 37.1 , 37.2 (vgl. Fig. 53, in Fig. 48 nicht dargestellt) verschiebbar.

0722An dem Eintriebsglied ist eine lineare Nut 33' angeordnet, die senkrecht zu der Verschiebeachse B' ist. Ein Führungselement 30' ist exzentrisch an dem drehbaren Abtriebsglied angeordnet und in der Nut verschiebbar geführt, wenn Ab- und

0723Eintriebsglied miteinander gekoppelt sind. Die Drehachse des drehbaren

0724Abtriebsgliedes ist senkrecht zu der Verschiebeachse B' des verschiebbar geführten Eintriebsgliedes und der Nut. Das Führungselement 30' weist einen Zapfen auf, auf dem ein Wälzkörper in Form eines Laufrings gleit- oder wälzgelagert ist. In einer Abwandlung kann stattdessen auch ein außenringloses Wälzlager auf dem Zapfen angeordnet sein.

0725Fig. 49(a), (b) zeigen Schritte beim Koppeln des Führungselements mit der Nut, Fig. 49(c)-(f) Schritte beim Aktuieren des Eintriebsglieds durch das Abtriebsglied.

0726In Fig. 49(a) sind Antriebsmodul und Instrumentenschaft miteinander verbunden, wobei Abtriebsglied und Eintriebsglied 32' noch nicht miteinander gekoppelt sind. Durch Drehen des Abtriebsgliedes (vgl. Bewegungspfeil A' in Fig. 48A, 49(c)) rotiert das Führungselement 30' durch eine Öffnung in der in Fig. 49 oberen Führungswand der Nut 33' in die Nut (vgl. Bewegungspfeil F in Fig.49(a)) und koppelt so - zunächst einseitig - Abtriebsglied und Eintriebsglied (Fig. 49(b)). Bei Weiterdrehen des

0727Abtriebsgliedes (vgl. Bewegungspfeil A' in Fig. 49(c)) verschiebt das nun in der Nut 33' geführte Führungselement 30' das Eintriebsglied 32' im Schublager 34' in seiner Verschiebeachse B'. In den Fig. 49(d) bis 49(f) wird deutlich, wie das drehende Abtriebsglied das Eintriebsglied beidseitig entlang seiner Verschiebeachse B' verschiebt und so den Endeffektor aktuieren kann: durch Drehen des Abtriebsglieds und des daran exzentrisch angeordneten Führungselements 30' in Richtung bzw. entgegen dem Bewegungspfeil A' in Fig. 49(c) kann das Eintriebsglied 32' in seiner Verschiebeachse B' in beide Richtungen (nach oben/unten in Fig. 49) verschoben und so über das Zugmittel bzw. die Druckstange 36 (vgl. Fig. 48) ein intrakorporaler Freiheitsgrad des Instruments aktuiert werden.

0728In der Ausführung der Fig. 48, 49 weist die (in den Figuren obere) Führungswand der Nut eine Öffnung zum Einführen des Führungselementes durch Drehen des

0729Abtriebsgliedes auf, die durch einen verkürzten Schenkel eines offenen bzw. U- förmigen Schenkelpaares ausgebildet ist, das seinerseits die Nut definiert.

0730Fig. 50 zeigt in Fig. 48 entsprechender Weise eine Schnittstelle eines chirurgischen Instruments nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung in einem Teilschnitt. Wie in Fig. 48 sind zur besseren Übersicht nur einige Komponenten eines Antriebsmoduls 125 und Instrumentenschaftes 120 dargestellt, insbesondere nur ein Antriebsstrang zur Aktuierung eines Freiheitsgrades des Instrumentenschaftes gezeigt, weitere Antriebsstränge können analog aufgebaut und beispielsweise parallel zu dem gezeigten Antriebsstrang angeordnet sein.

0731Jeder Antriebsstrang weist einen Aktuator, beispielsweise in Form einer Elektromotor- Getriebe-Einheit, 131 auf, deren Abtriebswelle ein unbegrenzt drehbares Abtriebsglied des Antriebsmoduls darstellt.

0732Mit diesem Abtriebsglied wird in nachfolgend beschriebener Weise ein Eintriebsglied 132 gekoppelt, das in einem Schublager (nicht dargestellt) formschlüssig in einer Verschiebeachse B'" verschiebbar in dem Instrumentenschaft geführt und durch ein Zugmittel oder eine Druckstange 136 mit dem Endeffektor verbunden ist, die parallel zu der Verschiebeachse B'" ist.

0733In dem Eintriebsglied ist eine lineare Nut (geschnitten in Fig. 50) angeordnet, die senkrecht zu der Verschiebeachse B'" und einer Achse eines Führungselements 30 ist, welches exzentrisch an dem drehbaren Abtriebsglied angeordnet und in der Nut verschiebbar geführt, wenn Ab- und Eintriebsglied miteinander gekoppelt sind. Die Drehachse des drehbaren Abtriebsgliedes ist senkrecht zu der Verschiebeachse B'" des verschiebbar geführten Eintriebsgliedes und der Nut. Das exzentrische

0734Führungselement 130 stützt sich über ein Radiallager 140 an einem Rahmen 139 des Aktuators 131 ab.

0735In der Ausführung der Fig. 50 ist ein Toleranzelement 132.3 vorgesehen. Das

0736Toleranzelement ist an dem Eintriebsglied 132 parallel zu dessen Verschiebeachse B'" verschiebbar geführt und gegen dieses durch ein Federmittel 132.4 elastisch vorgespannt. Hierdurch verspannt das Toleranzelement 132.3 das Abtriebsglied und das Eintriebsglied in der Verschiebeachse B'" des Eintriebsgliedes, wenn Ab- und Eintriebsglied miteinander gekoppelt sind. Das Toleranzelement weist eine Toleranzelementnut auf, die parallel zu der Nut in dem Eintriebsglied 132 ist und von dem Führungselement 130.2 durchgriffen wird, wenn Ab- und Eintriebselement gekoppelt sind.

0737In der Ausführung der Fig. 50 weist das Führungselement einen drehbar gelagerten Wälzkörper in Form eines gleit- oder wälzgelagerten Laufrings 130.2 zum Kontaktieren der Nut in dem Eintriebselement auf. Axial daneben ist ein weiterer drehbar gelagerter Wälzkörper in Form eines gleit- oder wälzgelagerten Laufrings 130.1 zum Kontaktieren der Toleranzelementnut angeordnet. In einer Abwandlung können stattdessen auch außenringlose Wälzlager vorgesehen sein. Das Führungselement 130 ist axial verschiebbar in dem Abtriebsglied gelagert.

0738Hierdurch kann es axial in die Nut in dem Eintriebselement und die

0739Toleranzelementnut ein- bzw. aus diesen ausgeführt werden. Es ist durch eine Axialfeder (nicht dargestellt) gegen die Nuten vorgespannt, so dass es selbsttätig in diese einfährt. Eine Kulisse 138 zum axialen Verschieben des Führungselements ist drehfest mit dem Rahmen 139 verbunden. Sie weist eine Schräge in Drehrichtung auf, auf der ein Bund des Führungselements aufläuft. Auf diese Weise kann durch Drehen des Abtriebsgliedes in der in Fig. 50 durch einen Bewegungspfeil A'" angedeuteten Richtung über die Kulisse 138 das Führungselement 130.2 axial verschoben (nach links in Fig. 50) und so außer Eingriff mit den Nuten gebracht werden. In einer nicht dargestellten Abwandlung kann durch die Kulisse das Führungselement in

0740voneinander beabstandeten Drehstellungen gegensinnig axial verschoben und so nicht nur außer Eingriff, sondern auch in Eingriff mit den Nuten gebracht werden. Hierfür kann die Kulisse entsprechend der in Fig. 50 dargestellten Schräge eine weitere, hierzu gegensinnige und in Drehrichtung beabstandete Schräge aufweisen, die den Bund des Führungselements bei Drehen des Abtriebsglieds entgegen der Richtung A'" axial in die Nut einschiebt. In diesem Fall kann eine Vorspannung durch eine Axialfeder reduziert werden oder entfallen.

0741Fig. 51 A, 51 B zeigen in perspektivischer Ansicht (Fig. 51 A) und einem Teilschnitt (Fig. 51 B) eine Schnittstelle eines chirurgischen Instruments nach einer weiteren

0742Ausführung der vorliegenden Erfindung. Diese entspricht im Wesentlichen der

0743Ausführung der Fig. 50, so dass auf deren Beschreibung Bezug genommen und nachfolgend nur auf die Unterschiede eingegangen wird.

0744In der Ausführung der Fig. 51 ist das Toleranzelement integral mit dem Eintriebsglied 132" ausgebildet, und zwar durch einen Hohlraum 333.3, in den eine integraler

0745Schenkel 333.1 einfedern kann, der beidseitig (links, rechts in Fig. 51 A) gelagert ist. Im Teilschnitt der Fig. 51 B ist das Führungselement 330 erkennbar, das durch ein Wälzlager 330.2 in der Nut 333.2 des Eintriebsglieds 132" geführt ist. Zusätzlich stützt sich das Führungselement 330 über ein weiteres Wälzlager 330.1 an dem Schenkel

0746333.1 des integralen Toleranzelements ab, welches das Führungselement 330 und damit das Abtriebsglied, in dem dieses gelagert ist, und das Eintriebsglied 132" in einer Verschiebeachse des Eintriebsgliedes (vertikal in Fig. 51 B) verspannt.

0747Fig. 52 zeigt in Fig. 51 B entsprechender Weise eine Schnittstelle eines chirurgischen Instruments nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung in einem Teilschnitt. Diese entspricht im Wesentlichen der Ausführung der Fig. 50, so dass auf deren Beschreibung Bezug genommen und nachfolgend nur auf die Unterschiede eingegangen wird.

0748In der Ausführung der Fig. 52 ist auf einem Zapfen 130' des Führungselements ein Innenring 230.3 eines außenringlosen Wälzlagers mit Wälzkörpern 130.1 , 130.2 angeordnet. Dabei fungiert der in Fig. 52 rechte Wälzkörper 130.2 als

0749Toleranzelement, das das Führungselement und damit das Abtriebsglied gegen das Eintriebsglied 132' in einer Verschiebeachse B^lv des Eintriebsgliedes verspannt, wenn Ab- und Eintriebsglied miteinander gekoppelt sind.

0750Hierzu weist der in Fig. 52 linke Wälzkörper 130.1 des Führungselementes und das Toleranzelement 130.2 gegensinnige Schrägen auf, die zu gegensinnigen Schrägen 233.1 , 233.2 des Eintriebselements 132' komplementär sind. Das Toleranzelement

0751130.2 ist auf dem Innenring 230.3 des Führungselements axial verschiebbar geführt und gegen diesen durch ein Federmittel 230.4 elastisch vorgespannt. Durch das federmittelbedingte axiale Zustellen der Schräge des Toleranzelementes 130.2 verspannt dieses das Abtriebsglied und das Eintriebsglied 132' in der

0752Verschiebeachse B^IV.

0753Wie vorstehend ausgeführt, stellen auch der in Fig. 52 linke Laufring 130.1 , der radial außen an dem Eintriebsglied 132' und/oder radial innen auf dem Innenring 230.3 gleitgelagert sein bzw. gleiten kann, sowie das in Fig. 52 rechte Toleranzelement 130.2, das radial außen an dem Eintriebsglied 132' und/oder radial innen auf dem Innenring 230.3 gleitgelagert sein bzw. gleiten kann, Wälzkörper im Sinne der vorliegenden Erfindung dar, Wälzkörper 130.1 , 130.2 und Innenring 230.3 zusammen somit ein außenringloses Wälzlager im Sinne der vorliegenden Erfindung. Zusätzlich oder alternativ zu einer Drehbarkeit bzw. Gleitlagerung der Wälzkörper 130.1 , 130.2 gegenüber dem Eintriebsglied 132' und/oder dem Innenring 230.3 kann der Innenring 230.3 auf dem Zapfen 130'drehfest oder gleitgelagert sein bzw. gleiten. Fig. 53A, 53B zeigen eine Schnittstelle eines chirurgischen Instruments nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung in verschiedenen Stellungen. Diese entspricht im Wesentlichen den vorstehend erläuterten Ausführungen, so dass auf deren Beschreibung Bezug genommen und nachfolgend nur auf die Unterschiede eingegangen wird. In der Ausführung der Fig. 53 ist die O-förmig geschlossene Nut 33" im

0754Eintriebselement 32" asymmetrisch zur Drehachse des Abtriebsgliedes 31 "

0755(senkrecht auf der Bildebene der Fig. 53) und Verschiebeachse B" des

0756Eintriebselements 32" ausgebildet und erstreckt sich im Wesentlichen nur bis zu dieser Drehachse. Hierdurch werden Abtriebsglied 31 " und Eintriebsglied 32" eindeutig miteinander gekoppelt. Denkt man sich die Nut 33" hingegen über die Drehachse hinaus, insbesondere symmetrisch zu dieser, verlängert (nach links in Fig. 53), wird deutlich, dass das Führungselement 30" dann jeweils in zwei zur Verschiebeachse B" symmetrischen Drehstellungen in die Nut 33" eingreifen könnte. Durch eine

0757asymmetrische Ausbildung der Nut 33' kann dies verhindert werden, durch diese kann das Führungselement 30" nur in je genau einer Drehstellung in die Nut 33" eingreifen.

0758Die Figurenfolge Fig. 53A -> Fig. 53B verdeutlicht nochmals das Funktionsprinzip der Schnittstelle nach einer Ausführung der Erfindung. Dreht das Abtriebselement 31 " in der in Fig. 53 durch den Bewegungspfeil A" angedeuteten Richtung, wird das hiermit gekoppelte Eintriebsglied 32" in seinem Schublager (schraffiert in Fig. 53) in seiner Verschiebeachse B" verschoben. Zur Begrenzung dieser Verschiebung, insbesondere bei abgekoppeltem Abtriebsglied, sind zwei Endanschläge 37.1 , 37.2 vorgesehen, auf die Stirnseiten 32.1 " bzw. 32.2" die Eintriebsglieder auflaufen.

0759Der (Voll)Hub H des Eintriebsglieds ergibt sich bei entkoppeltem Abtriebsglied durch den Abstand der Endanschläge 37.1 , 37.2 abzüglich der Abstände B der Stirnseiten 32.1 " bzw. 32.2" von einer Mittellinie der Nut 33". Daher ist in einer Ausführung der vorliegenden Erfindung, für die die Darstellung der Fig. 53 nur eine mögliche

0760Ausführung zeigt, allgemein ein Abstand B einer Stirnseite des Eintriebsgliedes von einer Mittellinie der Nut in dem Eintriebsglied wenigstens gleich dem Vollhub zuzüglich der halben Nutweite, mit den Bezeichungen der Fig. 53:

0761B > H + D/2 mit

0762B: Abstand einer Stirnseite

0763des Eintriebsgliedes von

0764einer Mittellinie der Nut;

0765H: Gesamthub des Eintriebsgliedes; und D: Nutweite.

0766Fig. 54 zeigt eine Schnittstelle eines chirurgischen Instruments nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung. Diese entspricht im Wesentlichen den vorstehend erläuterten Ausführungen, so dass auf deren Beschreibung Bezug genommen und nachfolgend nur auf die Unterschiede eingegangen wird.

0767In der Ausführung der Fig. 54 ist zwischen dem Führungselement 30 des

0768Abtriebsglieds 31 des Antriebsmoduls 25, das in die Nut 33 des am Schublager 34 des Instrumentenschaftes 20 in Verschiebeachse B geführten Eintriebsglieds 32 eingreift, um eine Drehbewegung A des Führungselements 30 in einer

0769translatorischen Verschiebung des Eintriebsglieds 32 umzusetzen, eine Sterilbarriere 35 angeordnet. Diese kann auch in den vorstehend erläuterten Ausführungen der Fig. 47 - 53 vorgesehen sein, ohne dort gezeigt zu sein.

0770Fig. 55A - 55D zeigen eine Schnittstelle eines chirurgischen Instruments nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung in einer Draufsicht in Richtung einer Verschiebeachse (Fig. 55A, 55B) bzw. in perspektivischer Ansicht (Fig. 55C, 55D), wobei das Ab- und Eintriebsglied nicht miteinander gekoppelt (Fig. 55A) bzw.

0771miteinander gekoppelt (Fig. 55B) sind. Diese entspricht im Wesentlichen den vorstehend erläuterten Ausführungen, insbesondere gemäß Fig. 48, so dass auf die Beschreibung der vorhergehenden Ausführungen Bezug genommen und nachfolgend nur auf die Unterschiede eingegangen wird.

0772In der Ausführung der Fig. 55 ist das Eintriebsglied 32' in einem Schublager 34' mit einem größeren Spiel, insbesondere lose, verschiebbar an dem Instrumentenschaft geführt. Zusätzlich ist es in einem Schublager 340 mit einem kleineren Spiel, insbesondere wenigstens im Wesentlichen spielfrei, an dem Aktuator 31 ' des

0773Antriebsmoduls verschiebbar geführt sein, wenn dieses mit dem Instrumentenschaft verbunden ist (vgl. Fig. 55B). Im verbundenen Zustand wird somit die ungenauere Führung am Instrumentenschaft funktionslos. Hierdurch kann die aufwändigere, präzisere Führung auf das Antriebsmodul verlagert und so der Instrumentenschaft einfacher und/oder kostengünstiger, insbesondere leichter sterilisierbar und/oder als Einmalartikel ausgebildet werden bzw. sein. Sobald Instrumentenschaft und

0774Antriebsmodul verbunden sind, übernimmt dieses die - präzisere - Führung des Eintriebsgliedes.

0775Bezugszeichenliste den Figuren 1 bis 33:

0776Antriebseinheit

0777Instrumentenschaft

0778Sterilbarriere

0779Ausgleichselement

0780Wellmembran (vorgespannte Lose)

0781Wellbalg (vorgespannte Lose)

0782Elastomer-Stulpe (Lose)

0783translatorisch verschiebbare Dichtung

0784steriler Fortsatz

0785Aufdickung

0786Adapter (Befestigungselement)

0787A, 10B Abtriebselement (Abtriebsanordnung)

0788C Koppelmittel

0789D Führungsschiene

0790Abtriebselementbasis

0791A, 20B Eintriebselement (Antriebsanordnung)

0792C Koppelmittel

0793D Dreh-Schublager

0794E Verzahnung

0795Eintriebselementbasis

0796Rolle

0797Koppelstange

0798Feder

0799Seilzug

08000 Zapfen (Abtriebselement)

08010.1 Dehnhülse/Spannhebel (elastischer/separater Körper)0.2 Gewindespindel/Betätigungsstift (Klemmmittel)0.3 Elektromotor

08020.4 Spindelmutter

08030.5 Schublager 100.6 Rastkugeln

0804100.7 Zwischenelement(anordnung)

0805100.8 Käfighülse

0806200 Kupplungsbuchse mit Aussparung (Eintriebselement)

0807200.1 Druckfeder

08081000 Kipphebel (Ab-/Eintriebselement)

08092000 Kupplungsteil (Ein-/Abtriebselement)

08102000.1 Schublager

0811In den Figuren 34 bis 36:

08122.1 , 2.2 Klinge (Endeffektor)

08133 Steuermittel

08144 Sterilbarriere

08155 Feder

081610 Antriebsmodul

08171 1 , 12 Stößel ((antriebsmodulsseitige) Antriebsstrang(anordnung))

081813 Elektromotor (Antrieb)

081920 Instrumentenschaft

082021 , 22 Stößel ((instrumentenschaftseitige) Antriebsstrang(anordnung))

082131-34 Dehnmessstreifen (Messmittel/-anordnung)

0822FEI , FE2 Klemmkraft

0823FSI , Fs2 Instrumentenschaft-Stößel-Kraft

0824Fi, F₂ Antriebsmodul-Stößel-Kraft

0825qi (Dreh)Freiheitsgrad

0826S1 Verfahrensschritt

0827U_A Brücken-Ausgangsspannung

0828U_E Speisespannung

0829In den Figuren 37 bis 46:

083030 Antriebseinheit

083131 Instrumentenschaft

083232 (flexible) Sterilbarriere

083334, 35 Abtriebsstößel 37, 38 Eintriebstößel

083440 Roboter

083541 (sterile) Hülle

083642 Schnittstelle

083744; 44a, 44b Elektromotor

083845a - 45d Stößelpaar

083945.1 Abtriebsgliedanordnung

084045.2 Eintriebsgliedanordnung

084146; 46a, 46b Federmittel (Druckfeder)

084247; 47a, 47b Antriebsmodul

084347.1 Gehäuse des Antriebsmoduls

084449 Gehäuse

084553 Instrumentenschaftgehäuse

084654 Rohr

084755 Drehlager

084856a, 56b Schnittstelle

084957.1 , 57.2, 57a - 57d Zugtrumme

085058 Getrieberad

085159 Wippe

085260 (mechanischer) Anschlag

085361 , 167 Riegel

085480 Aufnahme

0855100, 103 Elektromagnet

0856101 , 104 Permanentmagnet

0857102 Abstandselement

0858105 Abstandselement

0859106 Gegenanschlag

0860140 Einführöffnung

0861142, 143, 164 Vertiefung

0862150 Aussparung

0863151 , 153 Vorsprung

0864152, 160, 166 Führungsnut

0865161 , 165 Führungsrippe

0866170 Klappe

0867180a, 108b Abschnitt / konvergierende Fläche

0868181 a, 181 b bewegliche Rolle

0869In den Figuren 47 bis 55:

087020; 20'; Instrumentenschaft

0871120

087221 Endeffektor 22 Rohr

087323 Instrumentengehäuse

087424 Schnittstelle

087525; 25'; Antriebsmodul

0876125

087730; 30'; Führungselement

087830"; 130;

0879330

088031 Abtriebsglied

088131 '; 31 "; Elektromotor-Getriebe-Einheit (Aktuator) 131

088232; 32'; Eintriebsglied

088332"; 132;

0884132'; 132"

088532.1"; Stirnseite

088632.2"

088733; 33', 33" Nut

088834; 34' Schublager

088935 Sterilbarriere

089036; 136 Zugseil/Druckstange

089137.1 , 37.2 Endanschlag

0892130.1 Laufring (Wälzkörper)

0893130.2 Laufring (Toleranzelement)

0894130' Zapfen

0895132.3 Toleranzelement

0896132.4 Federmittel

0897138 Kulisse

0898139 Rahmen

0899140 Radiallager

0900230.3 Innenring

0901230.4 Federmittel

0902233.1 , Schrägen

0903233.2

0904330.1 , Wälzlager

0905330.2

0906333.1 Schenkel (integrales Toleranzelement)

0907333.2 Nut

0908333.3 Hohlraum

0909340 Schublager

0910A; Α'; A"; Drehbewegung

A'"

0912B; Β'; B"; Verschiebeachse

0913B'"; B^IV