Die vorliegende Erfindung betri f ft eine mikrorobotische Einheit zur Fortbewegung und Positionierung in organischen Hohlräumen . Diese Einheit umfasst mindestens ein vorderes Sprei zmodul und ein hinteres Sprei zmodul , ein Schubmodul , welches zwischen den beiden Sprei zmodulen angeordnet und mit diesen verbunden ist , sowie einen Versorgungsanschluss , welcher sich axial am hinteren Sprei zmodul anschließt und der Zufuhr mindestens eines , bevorzugt mehrerer Versorgungsmedien dient .

In unterschiedlichen Bereichen der Technik besteht der Bedarf , zur Erkundung und/oder zur Aus führung von Reparaturen oder dergleichen, in schwer zugängliche Hohlräume mit miniaturisierten technischen Einheiten vorzudringen . Ebenso besteht bei medi zinischen Anwendungen der Bedarf zum Vordringen bzw . zur Navigation zwischen weichen (nachgiebigen) Gewebestrukturen, insbesondere in den sogenannten Organfalten . Beispielsweise gibt es für solche Aufgaben extern aktuierte Endoskope , mit denen das Innere von Organismen oder technischen Hohlräumen untersucht und Strukturen manipuliert werden können . Es sind starre und flexible Endoskope bekannt , die mit unterschiedlichsten Werkzeugen und optischen Einheiten ausgerüstet sind . In der Humanmedi zin werden Endoskope für die Diagnostik als auch für minimal-invasive operative Eingri f fe verwendet .

In j üngerer Zeit werden im Rahmen neuartiger Diagnose- und Therapiemethoden technische Trägersysteme benötigt , mit deren Hil fe im Peritonealraum an Organen Gewebeproben entnommen werden, Spezialsensoren für die in-vi vo Gewebeanalyse positioniert werden, personalisierte Medikamente punktgenau an geschädigten Organen platziert oder inj i ziert werden, Drainagen gelegt oder sonstige Gewebe-Manipulationen durchgeführt werden können .

Die bislang verfügbaren Lösungsansätze basieren entweder auf konventionellen Chirurgiemethoden oder nutzen technische Assistenzsysteme der minimalinvasiven Chirurgie (MIC ) . Hierbei handelt es sich entweder um manuell geführte Instrumente der Laparoskopie (Werkzeuge und Kamera ) oder um Instrumente , die durch ein robotisches Trägersystem geführt werden ( z . B . DaVinci-Robotersystem) . Bei beiden MIC-Verf ahren muss der Bauchraum des Patienten großvolumig mit CO2 befüllt und aufgeblasen werden, um für die Instrumentenmanipulation Platz zu schaf fen . Dies belastet den Patienten erheblich .

Eine weitere Zugangsmöglichkeit besteht durch den Einsatz spezieller Kathetersysteme , deren Spitzen durch den Chirurgen manuell ( direkt oder antriebstechnisch unterstützt ) vorgeschoben und gelenkt werden müssen . Bei dieser Technik erfolgt der Zugang über Körperöf fnungen und/oder Gefäße und die Instrumentennavigation wird durch Bildgebungsverf ahren kontrolliert . Die Navigation im Peritonealraum zwischen den Organen und zwischen den Bindegewebsschichten ist mit dieser Methode schwierig und in bestimmten Bereichen nicht möglich . Bei den bekannten technischen Unterstützungssystemen sind die Antriebssysteme für die Bewegungserzeugung extern angeordnet und der Aufwand für die sichere Bewegungsübertragung ist hoch .

Die WO 2018 / 154326 Al zeigt eine robotische Vorrichtung, welche aus mehreren, von elastischem Material bedeckten Segmenten besteht . Die Segmente ermöglichen eine Verkürzung und Verlängerung, eine Verbiegung sowie eine Vorwärts- und Rückwärtsbewegung .

Aus der KR 101009053 Bl ist ein Wartungs- und Bewegungssystem für einen Mikroroboter für die intravaskuläre Therapie bekannt . Das System umfasst Bewegungs- und Halteelemente sowie Elemente zum Verfahren des Mikroroboters .

Die US 6 702 734 B2 beschreibt einen selbst fahrenden endoskopischen Mikroroboter und ein System für die Darm- Endoskopie . Der Mikroroboter umfasst bogenförmige Stützarme , welche als Gehäuse dem Schutz dienen . Die Stützarme sind aus einem flexiblen Material .

Die WO 2021 / 163615 Al beschreibt ein mikrorobotisches System in Schlauchform, welches durch ein Medium in seiner Flexibilität steuerbar ist , wobei das Medium in longitudinalen Kanälen geführt ist . Das beschriebene Robotersystem umfasst ein robotergestütztes chirurgisches Werkzeug und ein Lenksystem, das so konfiguriert ist , dass es das robotergestützte chirurgische Werkzeug auf der Grundlage von Bewegungswinkelbefehlen entlang der X- und Y-Achsen steuert . Eine Rechenvorrichtung, die ein Programm mit künstlicher Intelligenz aus führt , ist konfiguriert , um Bewegungswinkelbefehle auf der Grundlage einer aktuellen Position des robotergestützten chirurgischen Werkzeugs zu berechnen .

Die US 2009/ 0093675 Al beschreibt ein medi zinisches System für den Zugang über eine Körperöf fnung . Das System umfasst ein medi zinisches Instrument und einen Ubertubus . Der Ubertubus definiert ein Ubertubuslumen, das so bemessen ist , dass es das medi zinische Instrument aufnehmen kann . Der Ubertubus hat ein distales Ende mit einem verj üngten Abschnitt und einer Viel zahl von sich in Längsrichtung erstreckenden Schlitzen, die eine Viel zahl von Klappen bilden . Der sich verj üngende Abschnitt des Übertubus ist relativ zum medi zinischen Instrument so bemessen, dass eine Verschiebung des medi zinischen Instruments durch das distale Ende des Übertubus die Viel zahl von Klappen zwingt , sich radial nach außen zu bewegen .

Die WO 2021 /207574 Al zeigt eine Endoskop-Kupplungsvorrichtung mit einem proximalen Ende , das zur Befestigung an einem Arbeitsende eines Endoskops konfiguriert ist , und einem Visualisierungsabschnitt , der die Betrachtung von Gewebe ermöglicht . Die Kupplungsvorrichtung umfasst weiterhin einen Instrumentenkanal mit einem of fenen distalen Ende und einem proximalen Ende , das zur Ausrichtung mit einem Arbeitskanal des Endoskops konfiguriert ist . Die Kupplungsvorrichtung ist so konfiguriert , dass sie ein Instrument , das den Instrumentenkanal durchquert hat , festhält und/oder sichert , um sicherzustellen, dass das Instrument an der Zielstelle verbleibt und/oder um den Austausch des Instruments zu erleichtern .

Die DE 10 2020 107 309 Al betri f ft ein Trägersystem umfassend einen Zentraltubus mit einem proximalen und einem distalen Ende , einer innerhalb des Zentraltubus angeordneten Aufnahme und mindestens einem an der Außenseite des Zentraltubus angeordneten expandierbaren Fixierelement , welches einen kontrahierten und einen expandierten Zustand einnehmen kann . Der Zentraltubus ist zumindest an einem Ende fluiddicht durch ein Abschlusselement verschlossen . Zwischen dem Fixierelement und dem Zentraltubus verbleibt ein Durchlass auch im expandierten Zustand des Fixierelements . Die US 2019/ 0159916 Al beschreibt eine Vorrichtung zum Einführen in ein Gefäß , die zur Durchführung einer Translationsbewegung durch das Gefäß geeignet ist . Die Vorrichtung umfasst einen flexiblen Schlauch, der ein Translationsstellglied enthält . Verankerungsaktuatoren sind entlang der Länge des flexiblen Schlauchs angeordnet und so konfiguriert , dass sie sich in Abstimmung mit der Ausdehnung und Kontraktion des Translationsaktuators steuerbar gegen die Innenwand des Gefäßes ausdehnen, um eine Translationsbewegung zu bewirken .

Die US 5 , 662 , 587 betri f ft einen Roboter zur Durchführung endoskopischer Eingri f fe in flexiblen und gekrümmten menschlichen oder tierischen Lumen . Dafür sind eine Viel zahl von Segmenten miteinander verbunden . Zugsegmente umschließen die Lumenwände , andere Segmente enthalten Aktuatoren, die das Endoskop veranlassen, seine Form durch Biegen, Strecken oder eine Kombination aus Biegen und Strecken lokal zu verändern . Die Segmente können so gesteuert werden, dass eine wurm- oder schlangenartige Fortbewegung durch ein gekrümmtes und flexibles Lumen ermöglicht ist . Eine am hinteren Segment angebrachte Druckgasleitung liefert komprimiertes Gas zur Insuf flation des Lumens und kann optional zum Antrieb der Aktuatoren verwendet werden, die den Betrieb der Endoskopsegmente steuern . Das Führungssegment kann Fernsehkameras , Ultraschallwandler, Biopsiearme , Arzneimittelverabreichungssysteme oder andere Sensoren, diagnostische Hil fsmittel , therapeutische Geräte und chirurgische Werkzeuge enthalten . Medi zinische Instrumente und Sensoren können auch in den hinteren oder mittleren Segmenten untergebracht werden . Aus der DE 102 09 986 B4 ist ein Endoskopschaft bekannt mit einem beweglichen distalen Endabschnitt , der mittels einer Betätigungsvorrichtung abkrümmbar ist . Der distale Endabschnitt besitzt ein dezentral angeordnetes , sich längs erstreckendes Schlauchelement , das aus einer Mehrzahl von unmittelbar übereinander angeordneten Faltenbälgen einstückig gebildet ist und dabei einen durchgehenden Druckraum ausbildet , um sich bei Druckbeaufschlagung in Längsrichtung aus zudehnen .

Die US 2011 / 0054253 Al beschreibt eine Vorrichtung zur automatisierten Translationsbewegung eines Endoskops durch den Verdauungstrakt . Die Vorrichtung umfasst pneumatische Translationsbewegungsmittel und elektronische Steuermittel , die das automatisierte und koordinierte Verfahren der Translationsbewegungsmittel ermöglichen . Die Mittel zur Translationsbewegung umfassen : eine radiale Kammer, die auf dem Endoskop fixiert ist ; eine balgförmige axiale Kammer, die über ein Ende mit dem Körper des Endoskops verbunden ist ; eine radiale Kammer, die auf dem Endoskop schwimmt und am zweiten Ende der balgförmigen axialen Kammer befestigt ist .

Die US 4 , 176 , 662 zeigt ein Endoskop mit einem Antriebsmechanismus und mindestens einem Sender am distalen Ende , der Energiewellenstöße zur Verfolgung der Position des distalen Endes durch die Verwendung von zwei oder mehr Wandlern auf den anterioren oder lateralen Oberflächen eines Patienten überträgt . Der Antriebsmechanismus kann aus zwei radial ausdehnbaren Blasen bestehen, die durch einen axial ausdehnbaren Balg getrennt sind, wobei nur die vordere Blase am distalen Ende befestigt ist , so dass durch Ausdehnen und Zusammenziehen der Blasen in der richtigen Reihenfolge der Antrieb des Endoskops erreicht wird . Es zeigt sich aber, dass der beschriebene ausdehnbare Balg nicht nur axial seine Abmessungen ändert , wenn dafür ein Medium zugeführt bzw . Abgeführt wird, sondern auch seine radiale Abmessung, was zu einer Behinderung der Fortbewegung führt . Auch erweist sich als nachteilig, dass die radial ausdehnbaren Blasen beim Zusammenziehen nur eine geringe Reduktion ihres Umfangs zeigen, sodass sie für unerwünscht hohe Reibungskräfte beim gewünschten axialen Vortrieb des Endoskops verantwortlich sind .

Ausgehend vom Stand der Technik besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine verbesserte mikrorobotische Einheit bereitzustellen, die in technischen und insbesondere in organischen Hohlräumen bzw . Organfalten fortbewegt und positioniert werden kann . Diese Einheit soll eine einfache und sichere Navigation in Hohlräumen, insbesondere im Peritonealraum zwischen den dort befindlichen Organen gestatten . Die Einheit soll außerdem mit unterschiedlichen Werkzeugen, Sensoren und/oder Beobachtungselementen ausrüstbar sein, um diese an einen vorbestimmten Ort zu verbringen . Insbesondere soll die Bewegung der Einheit in einer nachgiebigen Umgebung mit rutschigen, empfindlichen Oberflächenschichten ermöglicht werden, ohne diese umgebenden Schichten zu beschädigen, sodass in organischen Hohlräumen die Verletzung von Gewebe weitgehend vermieden wird . Die Einheit soll außerdem so gestaltet sein, dass selbst im Fehlerfall , beispielsweis beim ungewollten Austreten eines Versorgungsmediums , keine Gefährdung oder Beschädigung der umliegenden Gewebebereiche droht .

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine mikrorobotische Einheit gemäß dem beigefügten Anspruch 1 . Besondere Aus führungs formen der erfindungsgemäßen Einheit sind in der nachfolgenden Beschreibung und in den Unteransprüchen genannt .

Die erfindungsgemäße mikrorobotische Einheit zeichnet sich zunächst dadurch aus , dass das vordere und das hintere Sprei zmodul j eweils eine äußere Ballonhülle besitzen, deren Ausdehnung sich bei Zufuhr des Versorgungsmediums erweitert und sich bei Abfuhr des Versorgungsmediums zusammenzieht . Der resultierende Umfang der Ballonhülle wird dabei durch in ihr erzeugten Druck bzw . Unterdrück gesteuert . Bevorzugt besitzen die Module der mikrorobotischen Einheit einen kreisrunden Querschnitt und eine axiale Erstreckung, sodass die Einheit insgesamt eine zylindrische Form aufweist , wobei der Durchmesser des Zylinders vorzugsweise im Bereich von 0 , 5 bis 3 cm und die Gesamtlänge im Bereich von 1 bis 10 cm liegen .

An der Außenseite j eder Ballonhülle der Sprei zmodule ist eine Oberflächenstrukturierung vorgesehen, die im ausgedehnten Zustand eine temporäre Verankerung/ Fixierung im umgebenden Gewebe bewirkt , ohne dass es zu einer Beschädigung des Gewebes kommt . Gemäß bevorzugter Aus führungs formen kann die Ballonhülle mit unterschiedlichen strukturierten Oberflächen gestaltet sein und j e nach Anwendungss zenario ausgewählt werden . Beispielsweise können Noppen oder Borsten an der Oberfläche angebracht sein . Ebenso können strukturbildende Elemente auf die zunächst glatte Oberfläche der Ballonhülle aufgesetzt werden .

Das zwischen den Sprei zmodulen befindliche Schubmodul der mikrorobotischen Einheit besitzt eine Faltenbalgstruktur, die bei Zufuhr des Versorgungsmediums eine axiale Ausdehnung und bei Abfuhr des Versorgungsmediums eine axiale Verkürzung des Schubmoduls bewirkt . Die Faltenbalgstruktur besitzt eine äußere , sich axial erstreckende Stützstruktur, welche eine Änderung der Ausdehnung der Faltenbalgstruktur in axialer Richtung gestattet , gleichzeitig eine Änderung der Ausdehnung in radialer Richtung begrenzt oder gänzlich verhindert . Die sich axial erstreckende Stützstruktur ist in der Art mehrerer aneinandergereihter Kniehebelstrukturen geformt , die in die Wandung der Faltenbalgstruktur integriert sein können oder aufgesetzt werden . Durch diese spezielle Balgstruktur wird ein energieoptimierter Vorschub erreicht .

Die Stützstruktur kann beispielsweise durch geeignet variierende Materialverteilung in der Faltenbalgstruktur erzeugt werden, um den Kniehebelef fekt zu erzielen . Alternativ oder ergänzend kann die Stützstruktur durch eine Ausstei fung der Außenringe des Faltenbalges ( z . B . partielle , stei fe Beschichtung) verstärkt und optimiert werden . Bei Druckbeaufschlagung des Faltenbalgs mithil fe des zugeführten Versorgungsmediums erfolgt dann praktisch keine Ausdehnung im Faltenbalgdurchmesser . Da für das radiale Zusammenziehen des Faltenbalgs vorzugsweise Unterdrück in diesem erzeugt wird, kann durch die konkrete Stützstruktur ein " Zusammenfallen" des Faltenbalgs dennoch verhindert werden .

Vorzugsweise umfasst die mikrorobotische Einheit mehrere Steuerelemente , welche die Zu- und Abfuhr des Versorgungsmediums zu den einzelnen Sprei zmodulen und zum Schubmodul in Abhängigkeit von Steuersignalen steuern . Die Steuerelemente können in der Einheit selbst oder entfernt von dieser im Bereich der Zufuhr des Versorgungsmediums positioniert sein .

Wesentliche Vorteile dieser erfindungsgemäßen Einheit bestehen darin, dass eine sehr flexible Navigation der Einheit im Peritonealraum zwischen den Organen möglich wird . Die Zu- und Abfuhr des Versorgungsmediums gestattet das Festlegen der Einheit an einem beliebigen Ort , die Erzeugung eines Vorschubs , ebenso wie eine Richtungsänderung und eine Rückwärtsbewegung, j eweils in einer unstrukturierten, nachgiebigen Umgebung . Dies gestattet ein flexibles Manövrieren in einer nachgiebigen Umgebung mit rutschigen Oberflächenschichten . Somit ist auch das Umgehen von Gewebehindernissen im Peritonealraum möglich und eine Beschädigung von Organen, Gefäßen, Nervensträngen etc . lässt sich vermeiden . Die Kontrolle der Position und der Lage der Einheit kann mit geringem gerätetechnischem Aufwand erfolgen . Da die mikrorobotische Einheit selbst zur Bewegung aktuiert wird, entfällt der Antrieb über einen aufwendigen nachgiebigen Stabmechanismus , wodurch auch das umgebende Gewebe geschont wird .

Durch das am Faltenbalg angewandte Kniehebelprinzip wird ein besonders gutes Verhältnis von Druck in der Faltenbalgkammer zu realisiertem Vorschub erzielt , sodass der benötigte Vorschub bereits mit geringen Druckänderungen erreicht wird . Dies dient auch der verbesserten Betriebssicherheit bei Nutzung der mikrorobotischen Einheit , da selbst im Fehlerfall , z . B . wenn die Einheit beschädigt werden sollte , keine Verletzungsgefahr für die umgebenden Organe oder dergleichen durch unter hohem Druck stehende Versorgungsmedien besteht .

Der Vorschub- und die Lenkung der mikrorobotischen Einheit erfolgen mittelbar durch eine alternierend wirkende , lenkbare Schubbewegung, die in beiden Richtungen Schubkräfte aufbauen kann und durch das Schubmodul erzeugt wird . Das

Versorgungsmedium kann j e nach Aus führungs form flüssig oder gas förmig sein, sodass ein hydraulisches oder pneumatisches Kraftübertragungssystem resultiert . Es versteht sich, dass Versorgungsleitungen, Steuerelemente usw . an das gewählte Versorgungsmedium angepasst sind . Der eigentliche Schub in axialer Richtung der Einheit wird durch das Schubmodul erzeugt , welches zwischen den Sprei zmodulen angeordnet ist . Die Sprei zmodule dienen zur temporären Fixierung, indem ihre j eweilige Ballonhülle hydraulisch oder pneumatisch ausgedehnt wird, d . h . ihren Umfang deutlich vergrößert , beispielsweise um den Faktor 1 , 5 bis 3 . Die vom Schubmodul erzeugte Vorschubkraft wirkt gegen eine solche temporäre Fixierung eines der Sprei zmodule , sodass j e nach Wahl des fixierten vorderen oder hinteren Sprei zmoduls eine Bewegung axial nach vorn oder hinten resultiert .

Gemäß einer bevorzugten Aus führungs form umfasst die Einheit einen Zentralkanal , der sich vom Versorgungsanschluss durch das hintere Sprei zmodul und das Schubmodul hindurch bis zum vorderen Sprei zmodul erstreckt . Außerdem sind bevorzugt mehrere Zusatzkanäle vorgesehen, über welche alle Module individuell oder gemeinsam mit dem Versorgungsmedium versorgt werden, vorzugsweise gesteuert über die Steuerelemente .

Besonders bevorzugt ist das vordere Ende des Zentralkanals durch einen Klappenmechanismus verschlossen, sodass Medien oder Werkzeuge aus dem Zentralkanal nach außen geführt oder externe Materialien in den Zentralkanal hineingezogen werden können . Durch den Zentralkanal können beispielsweise Sonden, Werkzeuge und Sensoren bis zur Spitze der mikrorobotischen Einheit geführt werden . Im Zentralkanal kann vorzugsweise ein elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch schaltbarer Arretierungsmechanismus vorhanden sein, um Katheterwerkzeuge und Sonden temporär zu fixieren . Weitere Kanäle können vorgesehen sein, beispielsweise einen Kanal zur Zuführung des Hydraulik- oder Pneumatik-Mediums (Versorgungsmedium) sowie einen Kanal zur Zuführung von Spül flüssigkeit und/oder zur Abführung entsprechender Flüssigkeiten .

Bei einer vorteilhaften Aus führungs form ist in Schubrichtung der Einheit axial vor dem vorderen Sprei zmodul ein kegelstumpf förmiger Dorn angebracht . Dieser besitzt besonders bevorzugt eine zentrale Durchtrittsöf fnung, durch welche weitere Werkzeuge/ Instrumente aus der Einheit heraus geschoben werden können, beispielsweise Klingen, Klemmen oder Sensoren . Beim Vorschub der Einheit in den Organfalten bzw . zwischen einzelnen Organen durch das diese umgebende Bindegewebe müssen vorhandene Bindegewebs fasern von der Einheit durchdrungen werden . Dies erfolgt durch die Methode der stumpfen Präparation, d . h . ein Aufreißen bzw . Auseinanderdrängen der Gewebefasern, vergleichbar der Methode bei konventionellen 0P- Techniken . Dies wird durch den stumpfen Dorn am vorderen Ende der Einheit ermöglicht .

Die mikrorobotische Einheit wird beispielsweise durch eine kleine chirurgisch geschaf fene Öf fnung in der Bauchdecke eingeführt . Auf der Basis vorhandener 3D-Daten vom Peritonealraum, die durch CT , MRT oder Ultraschall gewonnen werden, kann der gewünschte Pfad zum Zielpunkt berechnet werden, vorzugsweise unter Nutzung von Systemen, die auf Künstlicher Intelligenz (KI ) basieren . Die Bewegung der mikrorobotischen Einheit kann vorzugsweise mit Hil fe eines ref erenzierten externen 3D-Ultraschall-Messsystems kontrolliert und verfolgt werden .

Gemäß einer vorteilhaften Aus führungs form umfasst die mikrorobotische Einheit einen oder mehrere Sensoren, die beispielsweise in einem der Sprei zmodule integriert oder in angekoppelten Modulen angeordnet sind . Gemäß einer weitergebildeten Aus führungs form besitzt die mikrorobotische Einheit ein angekoppeltes Schlauchsystem, welches an den Versorgungsanschluss angeschlossen ist . Über dieses Schlauchsystem kann die Einheit mit elektrischer Energie und/oder mit dem pneumatischen oder hydraulischen Versorgungsmedium versorgt werden . Weiterhin können über das Schlauchsystem Diagnose- oder Therapiesonden zugeführt werden oder es können f lüssige/gas förmige Medien zu- oder abgeführt werden .

Gemäß weiterer bevorzugter Aus führungs formen bildet die mikrorobotische Einheit eine mobile Trägerplattform für Sensoren ( z . B . zur in-si tu Gewebeanalyse ) oder Mikrowerkzeuge zur Probennahme sowie spezielle Werkzeuge zur Gewebebeeinflussung vor Ort (Ablationswerkzeuge , Absetzten von Medikamenten oder Platzieren von elektronischen Kapseln, z . B . zur Beeinflussung von körpereigenen Signalleitungen) . Die Einheit kann j e nach Anwendungs fall mit j eweils unterschiedlichen Sensoren oder Werkzeugen oder dergleichen ausgerüstet werden .

Eine abgewandelte Aus führungs form zeichnet sich dadurch aus , dass mehrere mikrorobotische Einheiten über ein gemeinsames Schlauchsystem versorgt werden und auf diese Weise miteinander gekoppelt sind . Ebenso ist es möglich, dass eine Einheit mehr als zwei Sprei zmodule und/oder mehr als ein Schubmodul umfasst . Eine nochmals abgewandelten Aus führungs form verwendet mehrere , beispielsweise drei oder vier parallel geschaltete Einheiten, die j eweils mit einem separaten Schlauchsystem versorgt werden . Da die Sprei z- und Schubmodule über die Steuerelemente in wechselnder Folge über das Versorgungsmedium aktivierbar sind, lassen sich viele verschiedene Betriebs zustände einstellen . So ist es möglich, die gesamte Einheit in einer Vorschubrichtung vorwärts aber auch wieder rückwärts zu bewegen, um die Einheit nach Abschluss einer Behandlungsprozedur wieder aus dem Hohlraum heraus zuführen . Die Rückwärtsbewegung kann durch Zug am Schlauchsystem unterstützt werden . Ebenso kann die Einheit durch Aufweiten beider Sprei zmodule an einem Behandlungsort zeitweise fixiert werden .

Eine vorteilhafte Aus führungs form der Einheit besitzt weitere Module , die axial hinter dem hintern Sprei zmodul angekoppelt sind . Diese weiteren Module können beispielsweise Speichermodule für Medikamente oder für Versorgungsenergie sein .

Vorteilhaft ist eine Aus führungs form, die eine Kamera umfasst , welche für die Beobachtung der Umgebung der mikrorobotischen Einheit geeignet ist . Beispielsweise kann die Kamera am kegelstumpf förmigen Dorn angeordnet sein, um optische Aufnahmen des vor der Einheit liegenden Bereichs zu liefern .

Gemäß einer weitergebildeten Aus führungs form kann die Einheit andere Sensoren zur Erfassung der Umgebungs- und Kontaktparameter sowie Sensoren zur Erfassung der Lage- und Bewegungs zustände umfassen .

Bei einer abgewandelten Aus führungs form wird das Versorgungsmedium nicht über das Schlauchsystem zugeführt , sondern stattdessen elektrische Energie , die der Einheit zugeführt wird . In diesem Fall umfasst die Einheit eine oder mehrere Pumpen, welche innerhalb der Einheit ein Versorgungsmedium zu den einzelnen Modulen transportieren, beispielsweise um die Sprei zmodule auf zuweiten . Ebenso ist eine Kombination von internem und extern zugeführtem Versorgungsmedium möglich .

Gemäß einer Aus führungs form umfasst die Faltenbalgstruktur als Stützstruktur eine Gitterstruktur aus Kunststof f oder Metall , die in eine bevorzugt elastische Kunststof fhülle ( z . B . aus Silikon) eingebettet ist . Die Gitterstruktur kann bevorzugt als sogenannte Nitinol-Struktur (Nickel-Titan-Legierung) oder eine vergleichbare Formgedächtnis-Legierung gebildet sein .

Die erläuterte Gestaltung des Schubmoduls und seiner Bestandteile ermöglicht es , dass der aufgebaute Druck in der Faltenbalgstruktur optimal in eine Vorschubbewegung umgesetzt wird, ohne Energieverluste für die Aktuierung der Eigenstruktur ( z . B . Überwindung von intrinsischen Elasti zitäten) . Insbesondere bewirkt ein steigender Innendruck im Schubmodul eine Kraftwirkung sowohl an den Wirkflächen in Schubrichtung, als auch an den umschließenden Wandflächen durch das erwähnte Kniehebelprinzip, sodass eine Bewegungsund Kraftwirkung in Schubrichtung erzeugt wird . Alternativ zum Kniehebelprinzip kann in abgewandelten Aus führungen auch das Prinzip der sogenannten Nürnberger Schere ( Gelenkkette aus mehreren gekreuzten Stäben) eingesetzt werden . Vorzugsweise bleibt der Außendurchmesser der Faltenbalgstruktur bei Druckbeaufschlagung (von innen) konstant bzw . wird nicht über ein vorbestimmtes Maß überschritten .

Gemäß einer bevorzugten Aus führungs form kann das zentrale Balgelement der Faltenbalgstruktur durch eine äußere Schraubenfeder oder andere in Längsrichtung elastische Strukturen umgeben bzw . abgeschirmt sein . Die äußere Schraubenfeder erstreckt sich koaxial zur Faltenbalgstruktur . Diese Schraubenfeder kann drei vorteilhafte Funktionen erfüllen : die Sicherstellung der Basis-Geradführung in der Schubnormalen, die einfache Führung von seitlichen Lenkseilen, welche der Ausdehnungsbeschränkung und Lenkung dienen, und die Verhinderung einer übermäßigen Durchmesserausdehnung bei unbeabsichtigtem Überdruck .

Gemäß einer bevorzugten Aus führungs form ist im Inneren des Faltenbalgelements eine leicht dehnbare Schraubenfeder angeordnet , welche mit einer druckdichten und elastischen Folie umgeben ist . Durch diese innere Schraubenfeder können weitere Funktionselemente nach dem Katheterprinzip geführt werden ( Sonden, Werkzeuge etc . ) .

Die Schubausdehnung am Schubmodul erfolgt durch die Druck- bzw . Volumenbeaufschlagung des in der Faltenbalgstruktur befindlichen Versorgungsmediums . Zum Zusammenziehen wird im umgekehrten Fall ein relativer Unterdrück erzeugt .

Bevorzugt wird ein Versorgungsmedium verwendet , das über eine Pumpe aktuiert wird und aus einem geschlossenen Reservoir gespeist wird . Bei Erzeugung eines Unterdrucks wird das Versorgungsmedium in das Reservoir zurückgeführt . Das Reservoir kann ein Kolben-Zylinder-System, ein elastischer Speicherkörper oder eine weitere mikrorobotische Einheit sein . Bei einer externen Druckbereitstellung wird aufgrund der zu erwartenden Länge des Schlauchsystems ein pneumatisches Versorgungsmedium ( z . B . Stickstof f ) bevorzugt .

Gemäß einer besonders bevorzugten Aus führungs form kann eine

Lenkung der mikrorobotischen Einheit erfolgen, indem die Vorschubbewegung abweichend von der Zentralachse der Einheit erzeugt wird . Diese Lenkung wird vorzugsweise durch eine temporäre Fixierung der seitlichen Dehnbarkeit der Faltenbalgstruktur des Schubmoduls erreicht . Dazu sind an der Faltenbalgstruktur Lenkelemente , insbesondere Lenkseile oder Lenkfedern angebracht , die sich axial erstrecken und durch Klemmelemente zeitweise blockiert werden können . Um die Lenkung zu aktivieren, genügt es , wenn das Lenkseil oder die Lenkfeder festgeklemmt wird . Durch die derart bewirkte temporäre Verhinderung von seitlichen Balgausdehnungen wird deutlich weniger Energie benötigt , als bei einer aktiven Seillenkung .

Besonders bevorzugt sind zur zuverlässigen Lenkung 2 x 2 antagonistische Lenkseile vorgesehen . Die Lenkseile werden vorzugsweise durch ein elastisches Element straf f gehalten . Als Lenkseil-Klemmmechanismen können Kraf tschluss- , Formschluss- , Keil- und Schlingprinzipien genutzt werden, welche elektrisch und/oder durch ein Fluid geschaltet werden .

Bei einer abgewandelten Aus führungs form sind die Lenkelemente durch an der Faltenbalgstruktur aufgebrachte , aktivierbare Verstei fungsschichten gebildet . Die Verstei fungsschichten können beispielsweise durch einen elektrischen Strom oder durch eine Temperaturänderung aktiviert , d . h . in ihrer Stei figkeit beeinflusst werden, um somit einseitig die Ausdehnung des Faltenbalgs zu blockieren bzw . zu reduzieren .

Das mindestens eine vordere und eine hintere Sprei zmodul haben j eweils die Aufgabe , im gesprei zten Zustand die mikrorobotische Einheit in ihrer Lage zu fixieren und/oder ein Gegenlager bei der Erzeugung einer Vorschub- oder Rückzugskraft zu erzeugen . Hierbei wird ein Optimum aus einer minimalen internen Krafterzeugung bei einer maximalen Verankerungswirkung angestrebt . Es versteht sich, dass mehr als zwei Sprei zmodule an der Einheit vorgesehen sein können, die sich gegenseitig ergänzen und ggf . die Flexibilität der Einheit weiter steigern .

Gemäß einer bevorzugten Aus führungs form ist die Oberflächenstrukturierung der elastischen Ballonhülle des j eweiligen Sprei zmoduls als eine borstenartige Struktur gebildet . Die Borsten besitzen eine hinreichende Stei figkeit , um im auf gestellten Zustand eine hohe Reibungswirkung mit dem umliegenden Gewebe zu erzeugen (partieller Formschluss ) , und sind andererseits hinreichend weich, um bei einer Vorschubbewegung das umgebende Gewebe nicht zu verletzen ( keine Mikrohaken) . Alternativ zu den Borsten kann an der Ballonhülle eine Oberfläche mit einer sogenannten Kirigami- Struktur ( Falten mit Einschnitten) eingesetzt werden .

Gemäß einer abgewandelten Aus führungs form ist die Oberflächenstrukturierung der elastischen Ballonhülle des j eweiligen Sprei zmoduls durch eine kaskadierte Struktur gebildet . Insbesondere können an der Ballonhülle angebrachte Blasen ihrerseits aufgesetzte Noppen aufweisen . Diese Kaskadierung ermöglicht eine große Ausdehnung der Oberflächenstrukturierung bei eingespeistem Versorgungsmedium ( Druckaufbau) und stellt gleichzeitig eine mechanische Struktur bereit , die einen optimalen Kontakt zum umgebenden Gewebe zur Maximierung der Haltekraft bewirkt . Andererseits wird bei erzeugtem Unterdrück in den Sprei zmodulen die Halte- und Reibungswirkung gegenüber der Umgebungsstruktur komplett aufgehoben . Die an der Oberfläche der Ballonhülle befindlichen Blasen fallen komplett nach innen und liegen dann unter dem Grunddurchmesser des Sprei zmoduls . Auch die Noppen werden definiert nach innen gelegt . Besonders bevorzugt sind vier radialen Noppen um eine die Zentralnoppe angeordnet . Somit wird der Schubwiderstand am durchmesserreduziertem Sprei zmodul auf ein Minimum reduziert . Ein weiterer Vorteil dieser Aus führungs form ist , dass die schaltbare Bewegungshemmung unabhängig von der Bewegungsrichtung des Schubmoduls wirkt . In abgewandelten Aus führungs formen können die nach außen gerichteten Spitzen der Noppen mit weiteren bewegungshemmenden Strukturen versehen werden ( z . B . Mikroborsten, Mikrokörnung) .

Das Ausdehnen bzw . Zusammenfallen der Ballonhülle des Sprei zmoduls erfolgt durch Erzeugen von Überdruck bzw . Unterdrück (hydraulisch oder pneumatisch) im Sprei zmodul . Bevorzugt werden Form und Material der Ballonhülle so gewählt , dass diese ohne eigenen Bewegungswiderstand ( z . B . durch Überwindung von intrinsischen Elasti zitäten) ausgedehnt

( auf gespannt ) und durch Unterdrück auf einen minimalen Durchmesser zusammengezogen werden kann, um somit beim Vorschub einen minimalen Bewegungswiderstand zu bieten . Der Zufluss und Abfluss des Versorgungsmediums wird über Steuerelemente , insbesondere schaltbare Mikroventile gesteuert .

Gemäß einer bevorzugten Aus führungs form hat das vordere Sprei zmodul neben der Verankerung bzw . Fixierung im Gewebe auch die Aufgabe der sogenannten stumpfen Präparation des sich in Bewegungsrichtung befindenden Bindegewebes . Diese Funktion wird durch den am vorderen Sprei zmodul angeordneten Dorn und/oder durch eine spezielle Gestaltung der Ballonhülle des vorderen Sprei zmoduls unterstützt .

Weitere Vorteile , Einzelheiten und Abwandlungen der Erfindung werden anhand bevorzugter Aus führungs formen nachfolgend beschrieben, unter Bezugnahme auf die Zeichnung . Es zeigen : Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer ersten

Aus führungs form einer erfindungsgemäßen mikrorobotischen Einheit;

Fig. 2 eine perspektivische Explosionsdarstellung der mikrorobotischen Einheit gemäß Fig. 1;

Fig. 3 Seitenansichten der mikrorobotischen Einheit gemäß Fig. 1 in zwei unterschiedlichen Betriebszuständen;

Fig. 4 drei Abbildungen einer Faltenbalgstruktur eines Schubmoduls ;

Fig. 5 eine prinzipielle Darstellung eines Lenkmechanismus der mikrorobotischen Einheit;

Fig. 6 eine prinzipielle Darstellung der mikrorobotischen Einheit mit einem durchgehendem Zentralkanal;

Fig. 7 eine perspektivische Explosionsdarstellung einer zweiten Aus führungs form der mikrorobotischen Einheit;

Fig. 8 die Aus führungs form gemäß Fig. 7 in zwei unterschiedlichen Vorschubzuständen.

Fig. 1 zeigt in einer vereinfachten perspektivischen Ansicht eine erste Aus führungs form einer mikrorobotischen Einheit 01. Die Einheit 01 besitzt ein vorderes Spreizmodul 02 und ein hinteres Spreizmodul 03, die voneinander beabstandet und (im Ruhezustand) axial zueinander ausgerichtet sind. Zwischen den beiden Spreizmodulen 02, 03 erstreckt sich ein Schubmodul 04. Am hinteren Spreizmodul 03 befindet sich ein Versorgungsanschluss 05, an welchen ein sich axial erstreckendes Schlauchsystem 06 anschließt. Im dargestellten Beispiel umfasst das Schlauchsystem 06 einen Zentralkanal 06a sowie mehrere Zusatzkanäle 06b. In Vorschubrichtung vorn befindet sich am vorderen Ende der Einheit 01 ein kegelstumpf förmiger Dorn 07 mit einer vorderen Öf fnung 08 .

In Fig . 2 ist die mikrorobotische Einheit 01 in einer Explosionsdarstellung gezeigt . Daraus ist ersichtlich, dass sich mindestens der Zentralkanal 06a durch die Sprei zmodule 02 , 03 und das Schubmodul 04 erstreckt und am Dorn 07 endet . Auf diese Weise können z . B . miniaturisierte Werkzeuge bis zur vorderen Öf fnung 08 im Dorn 07 geführt werden und aus dieser austreten . Die Zusatzkanäle 06b sind bis zu dem j eweiligen Modul geführt , um dieses mit einem Versorgungsmedium zu versorgen . Weiterhin sind Steuerelemente (nicht gezeigt ) vorgesehen, welche die Zu- und Abfuhr des Versorgungsmediums zu den einzelnen Sprei zmodulen und zum Schubmodul in Abhängigkeit von Steuersignalen steuern . Diese Steuerelemente können in die Einheit integriert sein oder aber an einem entfernten Ende des Schlauchsystems positioniert sein .

Die beiden Sprei zmodule 02 , 03 besitzen j eweils eine Ballonhülle 20 , die mit Hil fe des Versorgungsmediums ausgedehnt oder zusammengezogen werden kann . In Fig . 1 und 2 ist das vordere Sprei zmodul 02 und seine Ballonhülle im ausgedehnten Zustand gezeigt , während das hintere Sprei zmodul 03 mit seiner Ballonhülle im zusammengezogenen Zustand gezeigt ist . Die Ballonhüllen 20 sind j eweils mit einer Oberflächenstrukturierung 21 versehen, die wie in Fig . 2 gezeigt als eigenständige Hülse gestaltet sein kann, oder in anderen Aus führungen integral mit der Ballonhülle ausgeführt ist , beispielsweise in Form von in die Ballonhülle integrierten Borsten, Noppen oder kaskadierten Strukturen . Im ausgedehnten Zustand bewirkt die Oberflächenstrukturierung 21 eine Verankerung im umgebenden Gewebe , ohne dass das Gewebe dadurch verletzt wird . Weiterhin ist aus Fig . 2 ersichtlich, dass das Schubmodul 04 eine Faltenbalgstruktur 22 aufweist . Das zentrale Balgelement der Faltenbalgstruktur kann beispielsweise aus einem hochelastischen Silikon ( z . B . im 3D-Druckverf ahren) hergestellt werden . Die Dimensionierung erfolgt in Abhängigkeit von der Ziel funktionalität ; beispielsweise können partielle Wandverdickungen zur Nachbildung einer Gitterstruktur vorgesehen sein . Im Inneren des Faltenbalgs 22 verläuft bei dieser Ausführungs form eine innere Schraubenfeder 23 . An der Außenseite sind externe Versorgungskanäle 24 geführt .

Fig . 3 zeigt die mikrorobotische Einheit 01 in zwei unterschiedlichen Betriebs zuständen, um die Realisierung einer Vorschubbewegung zu verdeutlichen . In der oberen Abbildung ist das vordere Sprei zmodul 02 durch Zufuhr des Versorgungsmediums ausgedehnt und besitzt somit einen gegenüber dem Schubmodul 4 deutlich größeren Außendurchmesser . Dem Schubmodul 4 ist ebenfalls Versorgungsmedium zugeführt , sodass es eine maximale Ausdehnung in axialer Richtung einnimmt , während sich sein Außendurchmesser aufgrund der Stützstruktur nicht wesentlich verändert . Dem hinteren Sprei zmodul 03 ist das Versorgungsmedium entzogen, sodass seine Ballonhülle 20 zusammengezogen ist und einen verkleinerten Außendurchmesser ( im Wesentlichen dem Durchmesser des Schubmoduls entsprechend) einnimmt .

In der unteren Abbildung der Fig . 3 befindet sich das vordere Sprei zmodul 02 im zusammengezogenen Zustand, d . h . ihm wurde das Versorgungsmedium entzogen . Stattdessen befindet sich das hintere Sprei zmodul 03 im ausgedehnten Zustand, d . h . ihm wurde Versorgungsmedium zugeführt und seine Ballonhülle 20 hat sich ausgedehnt , um im umliegenden Gewebe fixiert zu sein . Das Schubmodul 04 ist axial verkürzt , d . h . das Versorgungsmedium wurde entzogen . In zeitlicher Abfolge wurde zur Erreichung dieses Zustands zunächst die axiale Länge des Schubmoduls verkürzt , wodurch sich das hintere Sprei zmodul ( im zusammengezogenen Zustand) in Vorschubrichtung bewegt , wie es aus dem Vergleich der beiden Abbildungen in Fig . 3 gut ersichtlich ist . Im nächsten Schritt wird das hintere Sprei zmodul 03 ausgedehnt , um es zu fixieren, und das vordere Sprei zmodul 02 zusammengezogen, um es für die nächste Vorschubbewegung vorzubereiten . Damit ist der in der unteren Abbildung dargestellte Zustand erreicht . Im nachfolgenden Schritt (nicht gezeigt ) wird dem Schubmodul 04 erneut Versorgungsmedium zugeführt , sodass es sich axial ausdehnt und das vordere Sprei zmodul 02 in Vorschubrichtung nach vorn schiebt .

Fig . 4 zeigt eine Seitenansicht , eine Längsschnittansicht und eine perspektivische Ansicht der Faltenbalgstruktur 22 gemäß einer möglichen Aus führungs form . Für die Faltenbalgstruktur ist wesentlich, dass sie durch Zufuhr bzw . Abfuhr des Versorgungsmediums (Befüllen bzw . Entleeren des Faltenbalgelements ) ihre axiale Ausdehnung ändert . Dazu können beispielsweise in der Außenwandung mehrere aneinandergereihte Kniehebel integriert sein . Bei der in Fig . 4 dargestellten Aus führungs form ist eine Gitterstruktur 40 in das Silikonmaterial des Faltenbalgelements eingebettet . Der Außendurchmesser des Balgsystems bleibt bei Druckbeaufschlagung im Wesentlichen konstant .

Fig . 5 zeigt in einer Schnittansicht den prinzipiellen Aufbau der mikrorobotischen Einheit 01 unter Berücksichtigung eines Lenkmechanismus . Generell lässt sich die Richtung der Vorschubbewegung ändern, indem auf einer axialen Seite des Schubmoduls 04 die axiale Ausdehnung kleiner gehalten wird als auf der gegenüberliegenden Seite . Im einfachsten Fall sind dazu mindestens zwei Lenkseile 50 als Lenkelemente an gegenüberliegenden Seiten des Balgelements 22 angeordnet . Jedem Lenkseil 50 ist ein Klemmelement 51 zugeordnet , bei dessen Aktivierung ( z . B . mithil fe des Versorgungsmediums ) das Lenkseil in einem verkürzten Zustand festgelegt werden kann . Dadurch kann sich das Balgelement 22 auf der Seite des verkürzten Lenkseils weniger axial ausdehnen, sodass die Vorschubbewegung in diese Richtung gekrümmt wird .

Fig . 6 zeigt in einer Schnittansicht nochmals Einzelheiten der mikrorobotischen Einheit 01 gemäß der zuvor beschriebenen Ausführungs form . Gut ersichtlich ist hier, dass der Zentralkanal 06a durch alle axial aneinandergereihten Module hindurch verläuft , bis zur vorderen Öf fnung 08 im vorn liegenden Dorn 07 . Der Zentralkanal 06a ist bei der gezeigten Aus führungs form am vorderen Ende durch innenliegende Klappen 60 verschlossen, die einerseits das Heraus fahren von Werkzeugen oder die Abgabe von Infusionen oder dergleichen ermöglichen, andererseits das unerwünschte Eintreten von Flüssigkeit oder Gewebe verhindern . Im Zentralkanal 06a kann außerdem ein Arretierungsmechanismus 61 angeordnet sein, beispielsweise um ein chirurgisches Werkzeug festzulegen, wenn es über den Zentralkanal zugeführt wurde . Schließlich ist ersichtlich, dass über die Zusatzkanäle 06b gezielt Versorgungsmedium zu den einzelnen Modulen zuführbar bzw . abführbar ist , um dort unterschiedlichen Druck einzustellen, sodass in der oben beschriebenen Weise eine Vorschubbewegung initiierbar ist .

Fig . 7 zeigt in einer perspektivischen Explosionsdarstellung eine zweite Aus führungs form der mikrorobotischen Einheit 01 . Das vordere Sprei zmodul 02 und das hintere Sprei zmodul 03 besitzen j eweils angepasste Ballonhüllen 20 . Bei dieser Ausführungs form sind in die Ballonhüllen 20 mehrere kaskadierte Oberflächenstrukturierungen, die j eweils aus einer blasenartigen Kuppel 71 mit mehreren darauf angebrachten Borsten 72 bestehen . Die mehreren Kuppeln und ihre zugehörigen Borsten können sich bei Zufuhr des Versorgungsmediums radial nach außen erweitern, während andere Abschnitte des Grundkörpers der Ballonhülle 20 starr ausgebildet sein können und einen unveränderlichen Durchmesser besitzen . Die durch die Kuppeln und die Borsten gebildeten Oberflächenstrukturen wirken hierarchisch, d . h . bei Druckerhöhung im Sprei zmodul werden j e nach gewählter Materialstei figkeit zunächst die Kuppeln 71 radial nach außen erweitert , woraufhin sich bei weiterer Druckerhöhung dann auf den Kuppeln 71 die Borsten 72 aufrichten bzw . aus fahren ( oder in umgekehrter Reihenfolge , wenn die Materialien anders gewählt werden) . Diese hierarchische Anordnung mehrerer Oberflächenstrukturen hat den Vorteil , dass bei nachfolgender Druckreduktion die Borsten 72 in die Kuppel 71 einklappen und dann mit der Kuppel weiter nach innen gezogen werden, somit nicht mehr über den minimalen Durchmesser der Ballonhülle 20 überstehen und beim weiteren Vorschub der Einheit 01 nur minimalen Reibungswiderstand an den Hohlraumwänden erzeugen .

In Fig . 7 ist außerdem ein Schutzgitter 73 dargestellt , welches über dem kegelstumpf förmigen Dorn 07 angebracht wird, um diesen und die dort angebrachten Einheiten zu schützen . Dazu gehört in dieser Aus führungs form eine Mikrokamera 74 , welche im Dorn 07 positioniert ist .

In der in Fig . 7 gezeigten Aus führungs form verläuft zentral in der Einheit 01 ein starres oder biegsames Zentralrohr 75 , welches einen Abschnitt des Zentralkanals 06a bildet . An seinem von der vorderen Öf fnung 08 abgewandten Ende ist das Zentralrohr 75 durch eine leichtgängige und druckdichte Lagerung 76 geführt . Wenn durch die gesteuerte Druck- Unterdruck-Beaufschlagung der Faltenbalgstruktur 22 eine axiale Bewegung der Einheit veranlasst wird, gleitet der hintere Sprei zkörper 03 auf dem Zentralrohr 75 und ist durch dieses geführt . Im Bereich der Faltenbalgstruktur 22 ist das Zentralrohr 75 vorzugsweise getrennt und mit einem elastischen Schlauchstück 77 verbunden . Somit ist das vordere Ende der Einheit 01 mit dem vorderen Sprei zkörper 02 flexibel beweglich gegenüber dem nachfolgenden Abschnitt . Durch die Betätigung der innenliegenden Lenkseile kann das elastische Schlauchstück 77 partiell verkürzt werden, um bei der Vorschubbewegung eine Richtungsänderung des vorderen Sprei zkörpers 03 mit dem Dorn 07 zu bewirken .

Fig . 8 zeigt die Aus führungs form gemäß Fig . 7 in zwei unterschiedlichen Vorschubzuständen in perspektivischer Ansicht . In der oberen Abbildung ist das in axialer Richtung vordere Sprei zmodul 02 durch das Versorgungsmedium mit Druck beaufschlagt , sodass die Kuppel 71 und die Borsten 72 radial erweitert sind, um das vordere Sprei zmodul im umschließenden Gewebe festzulegen . Das Schubmodul 04 ist mit Versorgungsmedium beaufschlagt , sodass die Faltenbalgstruktur 22 axial ausgedehnt ist , ohne in radialer Richtung ein wesentliche Quer- schnittsänderung zu erfahren . Das hintere Sprei zmodul 03 ist nicht mit Überdruck beaufschlagt oder vorzugsweise an einen Unterdrück angeschlossen, sodass dessen Oberflächenstruktur in radialer Richtung minimiert ist , d . h . die Kuppel und die Borsten ragen nicht über den minimalen Außendurchmesser der Ballonhülle des hinteren Sprei zmoduls hinaus . Um vom in der oberen Abbildung gezeigten Zustand in den unten abgebildeten Zustand zu gelangen, wird zunächst das Versorgungsmedium aus der Faltenbalgstruktur 22 abgepumpt , sodass sich dieses axial zusammenzieht , wodurch das hintere Sprei zmodul 03 axial nach vorn verlagert wird . In der unteren Abbildung der Fig . 8 ist das vordere Sprei zmodul 02 nicht mit Druck beaufschlagt oder vorzugsweise an Unterdrück angeschlossen . Die Kuppel 71 und die Borsten 72 sind radial eingefahren . Somit nimmt das vordere Sprei zmodul 02 seinen minimalen Querschnitt an . Das Schubmodul 04 ist in axialer Richtung zusammengezogen, entweder durch integrale Federkräfte und/oder durch Reduktion des Drucks des Versorgungsmediums . Das hintere Sprei zmodul 03 ist mit Druck beaufschlagt , sodass Kuppel und Borsten radial nach außen gefahren sind, um das hintere Sprei zmodul im umgebenden Gewebe festzulegen . Wenn im nächsten Schritt Versorgungsmedium zum Schubmodul 04 zugeführt wird, verlängert sich die Faltenbalgstruktur 22 des Schubmoduls 04 , sodass das vordere Sprei zmodul 02 axial nach vorn geschoben wird .

Bezugs Zeichen 1 mikrorobotische Einheit 2 vorderes Sprei zmodul 3 hinteres Sprei zmodul 4 Schubmodul 5 Versorgungsanschluss 6 Schlauchsystem 6a Zentralkanal 6b Zusatzkanäle 7 kegelstumpf förmiger Dorn 8 vordere Öf fnung im Dorn 0 Ballonhülle 1 Oberflächenstrukturierung an der Ballonhülle2 Faltenbalgstruktur / zentrales Balgelement3 innere Schraubenfeder mit elastischer Hülle4 externe Versorgungskanäle 0 Gitterstruktur in der Faltenbalgstruktur0 Lenkseile 1 Klemmelemente 0 Klappen im Zentralkanal 1 Arretierungsmechanismus 1 Kuppel 2 Borsten 3 Schutzgitter 4 Mikrokamera 5 Zentralrohr 6 Lagerung 7 elastisches Schlauchstück