Die vorliegende Erfindung betrifft eine Eingabeeinheit zum Betreiben eines medizinischen Instruments nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die vorliegende Erfin- dung ein medizinisches System mit zumindest einer erfindungsgemäßen Eingabeeinheit und zumindest einem medizinischen Instrument.

Eine gattungsbildende Eingabeeinheit zum Betreiben eines medizinischen Instruments ist beispielsweise aus der US 5,454,827 A bekannt.

Das bekannte medizinische Instrument umfasst einen hohlen, sich entlang einer Längsach- se erstreckenden Schaft zum Aufnehmen von Lenkdrähten, wobei der Schaft distalseitig ein entlang einer Erstreckungsachse ausgebildetes Werkzeug und proximalseitig eine Steu- ereinheit aufweist, die zum Manipulieren des Werkzeugs mittels der Lenkdrähte ausgebil- det ist. Die Steuereinheit weist eine räumlich verstellbare Scheibe auf, die mit vier Lenk- drähten gekoppelt ist und über distalseitig angeordnete Schwenkglieder das Werkzeug rela- tiv zur Längsachse verschwenken kann.

Für die Steuerung der Manipulation des medizinischen Instruments ist eine gattungsbil- dende Eingabeeinheit mit ersten Eingabemitteln vorgesehen, die sich mittels der Hand ei- ner Bedienperson bedienen lassen. Somit werden ergonomische Benutzereingaben der Be- dienperson kontinuierlich, also schwenk- und / oder rotationsgetreu in die Manipulation des Werkzeugs umgesetzt. Neben dem reinen Verschwenken des Werkzeugs zum Beein- flussen der Ausrichtung kann das Werkzeug zudem über mit dem Zeigefinger der Bedien- person zusammenwirkende Bedienmittel zusätzlich manipuliert werden, um beispielsweise ein als Maulteil ausgebildetes Werkzeug zwischen einem offenen und einem geschlossenen Zustand zu verstellen. Ferner ist eine begrenzte Rotation des Werkzeugs durch das Rotie- ren der gegriffenen Eingabeeinheit umsetzbar, wobei die Rotation durch die natürliche Bewegungsfreiheit der Hand und / oder des Arms der Bedienperson abgebildet wird.

Bei der Steuerung des medizinischen Instruments folgen die Verstellbewegungen des Werkzeugs somit stets den natürlichen Bewegungen der Hand bzw. des Arms der Bedien- person und zwar in einer ununterbrochenen und / oder absoluten Weise. Mit anderen Wor- ten folgt das mechanisch gekoppelte Werkzeug den ergonomisch begrenzten Benutzerein- gaben der Bedienperson kontinuierlich, damit die Bedienperson stets die Kontrolle über das Werkzeug besitzt und somit ein präzises Arbeiten im operativen Einsatz ermöglicht wird.

Die gattungsbildenden Eingabeeinheiten ermöglichen hierdurch die präzise Durchführung von minimalinvasiven medizinischen Operationen, um beispielsweise Gewebeproben zu entnehmen, Gewebe zu vernähen oder andere operative Aktionen im sensiblen Umfeld auszuführen.

Nachteilig bei der bekannten Eingabeeinheit ist die begrenzte und / oder eingeschränkte Manipulation des Werkzeugs, da es zu einer schwenk- und rotationsgetreuen Abbildung der natürlichen Benutzerbewegung kommt, weshalb es zusätzlich zu der mechanischen und / oder konstruktiven Beschränkung des Werkzeugs zu einer Einschränkung aufgrund des Grads der natürlichen Bewegungsfreiheit der Bedienperson kommt. Ferner sind auch medizinische Instrumente bekannt, die mittels einer Spindel ein be- reichsweises mechanisch begrenztes Rotieren des Werkzeugs für einen begrenzten Rotati- onsbereich ermöglichen. Für die Steuerung werden Eingabeeinheiten eingesetzt, die eine rotationsgetreue Steuerung des Werkzeugs ermöglichen, wobei es zum Überwinden der eingeschränkten Bewegungsfreiheit der Bedienperson zu einer Unterbrechung in der Steu- erung kommt, indem die Bedienperson die ersten Eingabemittel umgreift oder es zu einer kurzzeitigen Unterbrechung und / oder Entkopplung zwischen der Eingabeeinheit und dem Werkzeug für ein Zurückstellen und / oder Rückführen der ersten Eingabemittel kommt, was immer mit einem kurzzeitigen Kontrollverlust über das Werkzeug verbunden ist.

Ferner existiert zwischenzeitlich eine vielversprechende Weiterentwicklung des beschrie- benen medizinischen Instruments, die in der DE 102019 121 092 Al der Anmelderin be- schrieben ist. Vereinfacht gesagt, wird es nun durch eine verbesserte Mechanik ermöglicht, dass das Werkzeug endlos um seine Erstreckungsachse rotierbar ist. Vorteilhaft ist somit die Rotation des Werkzeugs auch unabhängig von dem Verschwenken des Werkzeugs durchführbar, weshalb der Einsatzbereich des medizinischen Instruments wesentlich erwei- tert wird. Problematisch ist nun die Steuerung eines derart weiterentwickelten medizini- schen Instruments, da die Steuerung einer endlosen Rotation nichtmehr durch die schwenk- und / oder rotationsgetreue Abbildung der Benutzerbewegung ausführbar ist. Da im opera- tiven Einsatz meistens eine Steuerung von zwei Werkzeugen mittels jeweils einer Hand der Bedienperson erfolgt, scheidet eine Steuerung mittels einer 2-Hand-Bedienung aus. Ferner soll die Bedienperson stets die Kontrolle über das Werkzeug behalten, damit es unabhän- gig vom Steuern der endlosen Rotationsbewegung des Werkzeugs stets zu einer ununter- brochenen Kopplung zwischen den ersten Eingabemitteln und dem Werkzeug kommt, um die Benutzerbewegungen schwenk- und / oder rotationsgetreu auf das Werkzeug abzubil- den.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Eingabeeinheit vorzu- schlagen, die die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile überwindet. Insbesonde- re ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Eingabeeinheit anzugeben, die trotz des kontinuierlichen, schwenk- und / oder rotationsgetreuen Umsetzens einer Benutzereingabe die Steuerung einer endlosen Rotation des Werkzeugs ermöglicht.

Ferner besteht die Aufgabe darin, ein medizinisches System mit zumindest einer erfin- dungsgemäßen Eingabeeinheit und zumindest einem medizinischen Instrument anzugeben. Diese Aufgabe wird durch eine Eingabeeinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1 ge- löst. Ferner wird die Aufgabe durch ein erfindungsgemäßes medizinisches System gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angege- ben. In den Rahmen der Erfindung fallen sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von in der Beschreibung, den Ansprüchen und / oder den Figuren offenbarten Merkmalen.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen eine Eingabeeinheit mit ersten Eingabemitteln und zweiten Eingabemitteln anzugeben. Die erfmdungsgemäße Eingabe- einheit ist zum Betreiben eines medizinischen Instruments mit einem hohlen, sich entlang einer Längsachse erstreckenden Schaft zum Aufnehmen von Lenkdrähten ausgebildet, wo- bei an einem ersten oder distal seifigen Ende des Schafts ein Werkzeug angeordnet ist, das sich entlang einer Erstreckungsachse erstreckt. Ferner ist an einem zweiten oder proximal- seitigen Ende des Schafts eine Steuereinheit zum Manipulieren des Werkzeugs mittels der Lenkdrähte vorgesehen.

Die erfindungsgemäßen ersten Eingabemittel sind zum kontinuierlichen, schwenk- und / oder rotationsgetreuen Umsetzen einer ergonomisch begrenzten Benutzereingabe einer Bedienperson in eine Verstellbewegung des Werkzeugs in einem ersten Handhabungsmo- dus ausgebildet, um das Werkzeug durch die ersten Eingabemittel mittels der Lenkdrähte über die Steuereinheit relativ zur Längsachse zu verschwenken und / oder um die Erstre- ckungsachse zu rotieren. Aufgrund der baulichen Ausgestaltung des bereichsweise starr ausgebildeten Schafts ist eine Schwenkung des Werkzeugs in Bezug auf die Längserstre- ckung des Schafts nur über einen begrenzten Schwenkbereich möglich. Ferner ist auch das Rotieren des Werkzeugs nur über einen begrenzten Rotationsbereich möglich, der durch die natürliche Beweglichkeit der Bedienperson, insbesondere einer erste Bedienmittel grei- fenden Hand der Bedienperson, die dann in Bezug auf die kontinuierliche, also absolute Einbringung einer Rotation aufgrund des Aufbaus des menschlichen Arms in Bezug auf den Rotationsbereich begrenzt ist.

Bevorzugt sind als erste Eingabemittel erste Bedienmittel für das Manipulieren des Werk- zeugs vorgesehen, die kontinuierlich, also ohne Unterbrechung in der Kopplung zwischen den ersten Bedienmitteln und dem Werkzeug, eine Übersetzung, Umsetzung und / oder Umformung der ergonomisch begrenzten Benutzereingabe in die Manipulation des Werk- zeugs abbilden. Bei den ersten Bedienmitteln handelt es sich bevorzugt um einen Joystick, ein Gimbal, ein kardanisch aufgehängtes Bedienelement, ein kardanisch aufgehängtes Druckelement oder eine gleichwertige Eingabeeinheit zum Erfassen von natürlichen Raumbewegungen der Bedienperson in allen Raumrichtungen. Anders ausgedrückt, die ersten Eingabemittel, ins- besondere die ersten Bedienmittel, sind so ausgestaltet, dass Bewegungen in sämtlichen Freiheitsgraden erfassbar sind und im ersten Handhabungsmodus schwenk- und / oder ro- tationsgetreu, bevorzugt schwenk- und / oder rotationsähnlich, in jedem Fall jedoch konti- nuierlich auf das Werkzeug übertragbar sind.

Die zweiten Eingabemittel, die zum zumindest abschnittsweisen, nicht absoluten Elmsetzen wenigstens einer weiteren Benutzereingabe in eine endlose Rotationsbewegung des Werk- zeugs in dem zweiten Handhabungsmodus ausgebildet sind, sind erfindungsgemäß durch eine Fußbedieneinheit ausgebildet, die ein mit dem Fuß der Bedienperson bedien- und / oder steuerbares Rotierelement zum Erfassen und Elmsetzen der weiteren Benutzereingabe aufweist.

Bei der vorliegenden erfindungsgemäßen Ausgestaltung der zweiten Eingabemittel als Fußbedieneinheit ist besonders vorteilhaft, dass sich gattungsbildende Eingabeeinheiten zum Betreiben von medizinischen Instrumenten im ersten Handhabungsmodus um die zu- sätzliche Steuerung des Werkzeugs im zweiten Handhabungsmodus nachrüsten und somit erweitern lassen. Somit wird es vorteilhaft ermöglicht, dass nach einem Austausch des me- dizinischen Instruments und somit der Erweiterung des umfassten Werkzeugs um die Fä- higkeit der endlosen Rotation, die bisherigen ersten Eingabemittel mit der erfindungsge- mäßen Fußbedieneinheit ergänzt werden. Neben der grundsätzlichen Möglichkeit der Nachrüstbarkeit, was sich positiv auf etwaige Investitionskosten auswirkt, führt dies auch zu einer breiteren Akzeptanz entsprechender Systeme, da die Umstellung des geschulten Bedienpersonals vom Steuern des Werkzeugs nur im ersten Handhabungsmodus auf das Steuern des Werkzeugs im ersten Handhabungsmodus und im zweiten Handhabungsmodus als leicht aufgefasst wird.

Weiterbildend ist es vorgesehen, dass das Rotierelement zum Steuern einer nach links ge- richteten Rotationsbewegung des Werkzeugs in die linke Richtung rotierbar ist und zum Steuern einer nach rechts gerichteten Rotationsbewegung des Werkzeugs in die rechte Richtung rotierbar ist. Vorteilhaft realisiert eine derartige Implementierung und / oder Um- setzung der Richtungseingabe der endlosen Rotationsrichtung eine besonders intuitive Steuerung des Werkzeugs im zweiten Handhabungsmodus, weshalb zusätzlich die Hürde und / oder der Aufwand zur zusätzlichen Steuerung des zweiten Handhabungsmodus für die Bedienperson als gering ausfallen.

Weiterbildend ist es vorgesehen, dass das Rotierelement als ein zylinderförmiges Rollele- ment ausgebildet ist und eine Längserstreckung zwischen 5 cm bis 30 cm, bevorzugt zwi- schen 5 cm bis 25 cm, weiter bevorzugt zwischen 5 cm bis 20 cm umfasst.

Vorteilhaft ermöglicht die Ausgestaltung des Rotierelements als zylinderförmiges Rol- lelement ein einfaches und sicheres Bedienen und / oder Steuern des Rollelements mit dem Fuß, da durch die Längserstreckung des Rollelements unabhängig von einer genauen Sitz- position der Bedienperson, der Schuhgröße und / oder der Schuhwahl eine ergonomische Bedienung bzw. Steuerung des zu rotierenden Rollelements ermöglicht wird.

In einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist das Rotierelement aus einer Ruhe- stellung entlang einer rechten oder ersten Rotationsrichtung in einen rechten Endanschlag und / oder eine erste Stellposition und / oder entlang einer linken oder zweiten Rotations- richtung in einen linken Endanschlag und / oder zweite Stellposition rotierbar, derartig, dass in dem / der rechten Endanschlag und / oder ersten Stellposition eine nach rechts ge- richtete endlose Rotationsbewegung des Werkzeugs aktivierbar ist und dass in dem / der linken Endanschlag bzw. zweiten Stellposition eine nach links gerichtete endlose Rotati- onsbewegung des Werkzeugs aktivierbar ist.

Zunächst ermöglicht eine übereinstimmende Rotationsrichtung zwischen dem Rotierele- ment und dem Werkzeug eine intuitive Steuerung des Werkzeugs im zweiten Handha- bungsmodus. Ferner wird durch die Aktivierung der endlosen oder dauerhaften Rotations- bewegung des Werkzeugs durch das Rotieren des Rotierelements in den rechten bzw. lin- ken Endanschlag das Bedienen des Rotierelements erleichtert, da zum Einbringen von län- ger andauernden Rotationsbewegungen das Rotierelement nicht mehrfach mit dem Fuß abgestrichen bzw. in eine Rotationsbewegung versetzt werden muss.

Ferner ist es im Rahmen einer Weiterbildung der Erfindung geplant, dass das Rotierele- ment wenigstens einen ersten Druckschalter umfasst, wobei das Rotierelement so ausge- bildet ist, dass beim Erreichen des rechten Endanschlags bzw. der ersten Stellposition der erste Druckschalter durch das Rotierelement betätigbar und / oder aktivierbar ist und dass beim Erreichen des linken Endanschlags bzw. der zweiten Stellposition der erste Druck- Schalter oder ein weiterer Druckschalter durch das Rotierelement betätigbar und / oder ak- tivierbar ist.

In diesem Zusammenhang ist es besonders bevorzugt, wenn der erste Druckschalter und / oder der weitere Druckschalter als ein Taster ausgebildet ist, um das Aktivieren der endlo- sen oder dauerhaften Rotationsbewegung des Werkzeugs einfach umzusetzen.

Ferner ist es weiterbildend vorgesehen, dass das Rotierelement beim Rotieren in die rechte Richtung nicht nur in eine erste Stellposition rotierbar ist, sondern zusätzlich in der glei- chen Richtung schrittweise in weitere Stellpositionen verstellbar ist. Vorteilhaft ermöglicht dies neben dem bloßen Aktivieren der Rotationsbewegung zusätzlich auch die Rotations- geschwindigkeit des Werkzeugs oder einen zu rotierenden Winkelbereich im zweiten Handhabungsmodus standardisiert vorzugeben. Entsprechendes gilt natürlich auch für das Rotieren in die linke Richtung, wobei dann auch hier eine Auswahl der Rotationsge- schwindigkeit und / oder des Winkelbereichs durch weitere Stellpositionen implementier- bar sein soll.

Weiterbildend umfasst die Fußbedieneinheit eine keilförmige Gehäuseeinheit mit einer abgeschrägten Oberseite, wobei in einem Betriebszustand der Fußbedieneinheit die Fußbe- dieneinheit auf einem Untergrund, insbesondere auf dem Raumboden, so abgestellt und / oder angeordnet ist, dass die abgeschrägte Oberseite in Richtung der Bedienperson ausge- richtet ist.

Vorteilhaft ermöglicht eine entsprechende Ausgestaltung und / oder Ausrichtung ein ergo- nomisches Bedienen des Rotierelements durch den auf dem Untergrund abgestellten Fuß der Bedienperson, wobei dann die Fußverse auf dem Untergrund abstellbar ist und ein Be- dienen der Fußbedieneinheit mit dem Fußballen ermöglicht wird, um eine Rotationsbewe- gung in das Rotierelement einzubringen.

Im Rahmen einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung umfasst das Rotierelement eine Rotationsachse, die in einer Ebene angeordnet ist, die parallel zu der abgeschrägten Oberseite ausgerichtet ist, wobei das Rotierelement in Radialrichtung die Oberseite ab- schnittsweise überragt, derartig, dass die, insbesondere sitzende, Bedienperson die Verse des Fußes zum Steuern der Fußbedieneinheit auf dem Untergrund ab stellen kann und durch Schwenkbewegungen des Fußballens eine Rotationsbewegung in das Rotierelement ein- bringbar ist, um die weitere Benutzereingabe zum Steuern der endlosen Rotationsbewe- gung in das Rotierelement einzubringen.

Gemäß einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung umfasst das Rotierelement, insbe- sondere das zylinderförmige Rollelement, mantelseitig eine aufgeraute und / oder struktu- rierte, insbesondere geriffelte, äußere Schicht, die bevorzugt aus einem elastischen Materi- al ausgebildet ist, wobei es weiter bevorzugt ist, wenn die äußere Oberfläche einen hohen Reibungswiderstand aufweist.

Vorteilhaft kann durch die zusätzliche, äußere Schicht die Bedienung, also das Rotieren des Rotierelements mit dem Fuß vereinfacht werden, da ohne das Einbringen einer großen Kraft in Radialrichtung das Rotierelement von dem schwenkenden Fußballen mitgeführt werden kann. Hierzu eignet sich insbesondere Material mit einem hohen Reibungswider- stand, dass am Schuh anhaftet und somit das Bedienen des Rotierelements beim Einbrin- gen der Rotationsbewegung erleichtert.

Ferner ist es im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung geplant, dass die Fußbedieneinheit, insbesondere die Gehäuseeinheit und / oder das zylinderförmige Rollenelement, einen Aufdruck und / oder eine Kennzeichnung aufweist, um die Rotati- onsrichtung des Rotierelements zum Bestimmen der Rotationsrichtung des Werkzeugs für eine ungeübte Bedienperson symbolisch darzustellen.

Vorteilhaft kann somit die Steuerung des Werkzeugs im zweiten Handhabungsmodus ver- einfacht werden, da die Rotationsrichtung des Werkzeugs beim Rotieren des Rotierele- ments unmittelbar auf der Fußbedieneinheit dargestellt wird.

Zudem wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung Schutz beansprucht für ein medizini- sches System, insbesondere einen Endeffektor und / oder einen Chirurgieroboter, das we- nigstens eine erfmdungsgemäße Eingabeeinheit und ein medizinisches Instrument auf- weist.

Das medizinische Instrument umfasst einen hohlen, sich entlang einer Längsachse erstre- ckenden Schaft, eine Steuereinheit und ein Werkzeug für einen operativen Einsatz.

Der Schaft ist zum Aufnehmen von Lenkdrähten zum mechanischen Steuern des Werk- zeugs ausgebildet, wobei das Werkzeug an einem distal sei tigen Ende des Schafts angeord- net ist und sich entlang einer Erstreckungsachse erstreckt. An dem proximal sei tigen Ende des Schafts ist die Steuereinheit angeordnet, die mit dem Werkzeug über die Lenkdrähte in Wirkverbindung steht, um das Werkzeug in einem ersten Handhabungsmodus zu verschwenken, insbesondere begrenzt zu verschwenken und be- grenzt zu rotieren, wobei das Werkzeug über die Steuereinheit zudem in einem zweiten Handhabungsmodus endlos rotiert werden kann.

Ein bevorzugtes medizinisches Instrument wird in der DE 102019 121 092 Al der An- melderin beschrieben, wobei auf die entsprechende Offenbarung vollumfänglich Bezug genommen wird und die offenbarten Merkmale des medizinischen Instruments als zur Er- findung im Rahmen einer Weiterbildung hiermit in ihrer Gänze in die Anmeldung mitein- bezogen werden.

Bevorzugt weist das medizinische Instrument eine räumlich verstellbare Scheibe auf, um die Lenkdrähte entlang der Längsachse des Schaftes zu schwenken, wobei die Scheibe zusammen mit dem Schaft und den Lenkdrähten um die Längsachse rotierbar ist und wo- bei die Steuereinheit bevorzugt zum Verschwenken der Scheibe ausgebildet ist.

Das Werkzeug ist bevorzugt als ein Maulteil, insbesondere eine Maulklemme, eine Zange, eine Darmfasszange, eine Schere, ein Nadelhalter, ein Tasthaken oder dergl. Operations- werkzeug ausgebildet.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Be- schreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung sowie anhand von lediglich schematischen Zeichnungen. Weitere Ausführungsformen sowie einige der Vorteile, die mit diesen und weiteren Ausführungsformen verbunden sind, werden durch die nachfol- gende ausführliche Beschreibung unter Bezug auf die begleitenden Figuren deutlich und besser verständlich. Gegenstände oder Teile derselben, die im Wesentlichen gleich oder ähnlich sind, können mit denselben Bezugszeichen versehen sein. Die Figuren sind ledig- lich eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung. In den Zeich- nungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Be- schreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fach- mann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Es zeigen:

FIG 1: eine perspektivische Ansicht eines medizinischen Instruments mit einer rein symbolisch dargestellten erfindungsgemäßen Eingabeein- heit, in

FIG 2a bis FIG 2c: eine perspektivische Ansicht auf ein Werkzeug des medizinischen Instruments gemäß der FIG 1 sowie schematisiert dargestellte erste Eingabemittel der erfindungsgemäßen Eingabeeinheit, in

FIG 3a bis FIG 3c: eine perspektivische Ansicht auf das bekannte Werkzeug aus der FIG 2 sowie schematisiert dargestellte zweite Eingabemittel der erfin- dungsgemäßen Eingabeeinheit, in

FIG 4: eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Fußbedien- einheit.

Gleiche Elemente beziehungsweise Elemente mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen.

In der Fig. 1 ist ein medizinisches System 1000 mit einem medizinischen Instrument 12 dargestellt, das mittels einer als Blackbox ausgebildeten erfindungsgemäßen Eingabeein- heit 10 betreibbar ist. Das medizinische Instrument 12 weist einen hohlen Schaft 14 auf, der proximal sei tig bzw. an einem proximalen Ende 30 eine auch nur als Blackbox darge- stellte Steuereinheit 18 und distalseitig bzw. an einem distalen Ende 32 ein Werkzeug 16 umfasst, wobei das Werkzeug 16 mit der Steuereinheit 18 über Lenkdrähte 20 in Wirkver- bindung steht.

Die Steuereinheit 18 ermöglicht einen endlosen rotatorischen Antrieb des figürlich darge- stellten um 90 ° verschwenkten Werkzeugs 16. Dazu kann beispielsweise eine Steuerein- heit 18 verwendet werden, wie sie aus der bereits erwähnten DE 102019 121 092 Al der Anmelderin bekannt ist.

Bei dem Werkzeug 16 handelt es sich um ein mit Maulelementen 34 versehenes Werkzeug 16, insbesondere ein Maulteil 17, wobei die Maulelemente 34 auch über die Steuereinheit 18 zangenartig zwischen einem geöffneten Zustand und einem geschlossenen Zustand ver- stellbar sind. Das Werkzeug 16 ist über einen Gelenkmechanismus 36 relativ zur Längsachse L des Schafts 14 ver sch wenkbar, wobei der Gelenkmechanismus 36 durch am distalen Ende 32 des Schafts 14 angeordnete Schwenkglieder 38 ausgebildet ist, die über in Längsrichtung L des Schafts 14 verlaufende Lenkdrähte 20 so mit einem nicht figürlich dargestellten, am proximalen Ende 30 des Schafts 14 angeordneten Antrieb 40 verbunden sind, dass eine Bewegung des proximalseitigen Antriebs 40 und eine entsprechende relative Bewegungen der distalseitigen Schwenkglieder 38 ein Verschwenken des Werkzeugs 16 verursacht.

Ein entsprechender Antrieb 40 ist beispielsweise aus der bereits genannten DE 102019 121 092 Al der Anmelderin bekannt. Dabei sind die Lenkdrähte 20 proximal- seitig mit einer nicht figürlich dargestellten Scheibe verbunden, die sich mittels der Antrie- be 40 räumlich verschwenken und rotieren lässt. Das Verschwenken der Scheibe bewirkt, dass sich die Lenkdrähte 20 entlang der Längsachse L des Schaftes 14 teilweise spannen und dass sich das in eine z-Richtung eines kartesischen Koordinatensystems erstreckende Werkzeug 16 mittels dem Gelenkmechanismus 36 anteilig um die Raumachsen x, y des kartesischen Koordinatensystems schwenken lassen. Die Schwenkbewegungen ω _x , ω um die Raumachsen x, y ermöglichen also eine räumliche Ausrichtung des Werkzeugs 16.

Durch die Rotation des Schaftes 14 zusammen mit den Lenkdrähten 20 um die Längsachse L lässt sich das Werkzeug 16 auch relativ zu der Steuereinheit 18 dauerhaft bzw. endlos rotieren. Durch die Verwendung der schwenkbaren und rotierbar gelagerten Scheibe kann das Werkzeug 16 gleichzeitig zu einer dauerhaften Rotation um die Längsachse L auch durch die Lenkdrähte 20 entlang der Längsachse L verstellt werden. Dadurch kann die räumliche Ausrichtung des Werkzeugs 16 bei der dauerhaften Rotation des Schafts 14 aus- geglichen werden, wobei das Werkzeug 16 um seine Erstreckungsachse E mit einer Rota- tionsbewegung ωE rotiert. Befindet sich das Werkzeug 16 in einem nicht geschwenkten Zustand, so entspricht die Erstreckungsachse E des Werkzeugs 16 der Längsachse L des Schafts 14, erstreckt sich also in z-Richtung des kartesischen Koordinatensystems.

Da die Lenkdrähte 20 zusammen mit dem Schaft 14 um die Längsachse L rotieren können, ist eine endlose Rotation um die Längsachse L oder die Erstreckungsachse E mittels des Antriebs 40 realisierbar, ohne dass sich die Lenkdrähte 20 ineinander zu einer Kordel ver- drehen und eine Steuerung der Schwenkbewegung ω _x , ω _y begrenzen oder verhindern. In den FIG 2a bis FIG 2c ist zur Veranschaulichung der Funktionsweise der ersten Einga- bemittel 22 der erfindungsgemäßen Eingabeeinheit 10 das Wirkprinzip beim Umformen einer ergonomischen Benutzereingabe einer Bedienperson in eine Manipulation des als Maulteils 17 ausgebildeten Werkzeugs 16 schematisiert dargestellt.

In der FIG 2a ist die Eingabeeinheit 10 und das Maulteil 17 in einer Ruhestellung oder einer Grundposition jeweils mit Markierungen 42 zur Verdeutlichung der Ausrichtung dar- gestellt.

Die ersten Eingabemittel 22 sind vorliegend als greifbarer Zylinder ausgebildet, der mittels einer nicht dargestellten kardanischen Aufhängung mit der nicht dargestellten Steuerein- heit 18 in Wirkkontakt steht.

Zur Vereinfachung wird davon ausgegangen, dass die ergonomische Benutzereingabe sich lediglich auf eine Rotation des Maulteils 17 um ihre Erstreckungsachse E im ersten Hand- habungsmodus beschränkt.

Die Rotationsbewegung w _z· der ersten Eingabemittel 22 und die Rotationsbewegung ωE des Werkzeugs 16 sind in dem ersten Handhabungsmodus zueinander rotationsgetreu ausge- bildet, weisen also betragsweise gleiche Winkelgeschwindigkeiten auf.

In der FIG 2b wurden die ersten Eingabemittel 22 entgegen dem Uhrzeigersinn um einen ersten Winkelbereich XI rotiert, wobei diese Rotationsbewegung winkeltreu auf das Maul- teil 17 übertragen wurde. Ferner wurden die ersten Eingabemittel 22 anschließend in Be- zug auf FIG 2c aus der in der FIG 2b dargestellten Position im Uhrzeigersinn um einen zweiten Winkelbereich X2 rotiert, wobei auch hier das Maulteil 17 winkelgetreu der Rota- tionsbewegung der ersten Eingabemittel 22 folgt.

Die Hand der Bedienperson bleibt bei der ergonomischen Benutzereingabe stets in Kontakt mit den ersten Eingabemitteln 22, es soll also im ersten Handhabungsmodus nicht zu ei- nem Umgreifen oder kurzzeitigen Unterbrechen kommen, da eine kontinuierliche und vor- zugsweise ununterbrochene Abbildung der in die ersten Eingabemittel 22 eingebrachten Rotationsbewegung w _z - in die Rotationsbewegung ωE des Maulteils 17 realisiert werden soll. Eine Bedienperson hat also eine kontinuierliche und ununterbrochene Kontrolle über die Verstellbewegung des Werkzeugs 16, insbesondere um präzise komplexe minimalinva- sive Eingriffe und / oder medizinische Operationen in einem sensiblen Umfeld durchfüh- ren zu können.

Durch die Physiologie der menschlichen Hand ist der Rotationsbereich auf einen maxima- len Rotationswinkel von etwa ±90 ° um die Ruhestellung und somit insgesamt auf etwa 180 ° um die Ruhestellung oder Grundposition beschränkt.

In der FIG 3a bis FIG 3c erfolgt neben der Steuerung des Werkzeugs 16 im ersten Handha- bungsmodus zusätzlich die Steuerung des Werkzeugs 16 über die zweiten Eingabemittel 24 im zweiten Handhabungsmodus.

Die zweiten Eingabemittel 24 sind vorliegend durch den identischen greifbaren Zylinder ausgebildet, um die Steuerung des Werkzeugs 16 sowohl im ersten Handhabungsmodus als auch im zweiten Handhabungsmodus zu realisieren.

In der FIG 3a, wie auch schon in der FIG 2b, sind die ersten Eingabemittel 22 und somit auch die zweiten Eingabemittel 24 aus der Grundposition der FIG 2a entgegen dem Uhr- zeigersinn um den Winkelbereich XI rotiert dargestellt, wobei der Winkelbereich XI auf das Maulteil 17 rotationsgetreu abgebildet wurde und eine entsprechende Rotation bewirk- te. Es erfolgte somit eine Steuerung des Werkzeugs im ersten Handhabungsmodus.

In der FIG 3b wurde der Zylinder durch eine weitere Benutzerbewegung um den in Bezug auf den ersten Winkelbereich XI größeren dritten Winkelbereich X3 rotiert, wodurch die zweiten Eingabemittel 24 in einen Endanschlag 44 geführt wurden, in dem es zum Aktivie- ren einer endlosen Rotationsbewegung des Maulteils 17 kommt. Das Maulteil 17 rotiert somit in Folge der weiteren Benutzereingabe 21 endlos um ihre Erstreckungsachse E.

Durch Zurückführen der zweiten Eingabemittel 24 in die Grundposition gemäß der Fig. 3c wird die endlose Rotation des Werkzeugs 16 wieder unterbrochen. Dabei folgt das Werk- zeug 16 nicht der Bewegung der zweiten Eingabemittel 24 zurück in die Grundposition, sodass die Position der Markierungen 42 des Werkzeugs 16 und der Eingabeeinheit 10 relativ zueinander verstellt sein können. Vorteilhaft wird es somit im zweiten Handha- bungsmodus durch die zweiten Eingabemittel 24 ermöglicht, dass im Unterschied zu dem Wirkprinzip der in Bezug auf die FIG 2b und FIG 2c beschriebenen ersten Eingabemittel im ersten Handhabungsmodus, die Geschwindigkeit der Rotationsbewegung ωE zumindest abschnittsweise nicht rotationsgetreu entsprechend der weiteren Benutzereingabe umge- setzt wird. Die weitere Benutzereingabe ist jedoch weiterhin ununterbrochen mit der Rota- tionsbewegung ωE des Werkzeugs 16 gekoppelt, um stets eine vollständige Kontrolle über die Werkzeugbewegung zu gewährleisten. Vorteilhaft wird der ergonomisch bedienbare Rotationsbereich so von den etwa ±90 ° um die Ruhestellung oder Grundposition durch die zweiten Eingabemittel 24 beliebig erweitert, ohne dass dabei die Bedienperson die Kon- trolle über das Maulteil 17 verliert.

In der FIG 4 ist eine bevorzugte Ausführungsform der im Rahmen der vorliegenden erfin- dungsgemäßen Eingabeeinheit 10 geplanten zweiten Eingabemittel 24 dargestellt, die er- findungsgemäß durch eine Fußbedieneinheit 400 ausgebildet sind. Die Fußbedieneinheit 400 umfasst ein um eine Rotationsachse RI rotierbar gelagertes Rotierelement 402, das durch einen Fuß der Bedienperson bedienbar, also rotierbar ist, um das Erfassen der weite- ren Benutzereingabe zu ermöglichen und somit das figürlich nicht dargestellte Werkzeug 16 endlos um seine Erstreckungsachse zu rotieren.

Das Rotierelement 402 ist in der abgebildeten Darstellung als zylinderförmiges Rollele- ment 403 ausgebildet, das eine Längserstreckung von etwa 15 cm aufweist. Die Mantelflä- che des zylinderförmigen Rollelements 403 ist mit einer äußeren Schicht 420 aus einem Elastomermaterial überzogen, die eine geriffelte oder aufgeraute Oberfläche 424 aufweist.

Die Fußbedieneinheit 400 umfasst eine keilförmige Gehäuseeinheit 414, die eine abge- schrägte Oberseite 416 aufweist, wobei die abgeschrägte Oberseite 416 eine Öffnung um- schließt, aus der das zylinderförmige Rollelement 403 in Radialrichtung RadR bereichs- weise übersteht.

Vorteilhaft wird die Fußbedieneinheit 400 in einem Betriebszustand 418 der Fußbedien- einheit 400 auf einem Untergrund abgestellt, wobei das zylinderförmige Rollelement 403 so ausgerichtet wird, dass es mit dem um die abgestellte Fußverse schwenkenden Fußbal- len einer Bedienperson bedienbar ist, um die Rotationsbewegungen in das Rollelement 403 einzubringen.

Ferner umfasst die abgeschrägte Oberseite 416 eine aus Richtungspfeilen und Buchstaben ausgebildete Kennzeichnung 422, die die Rotationsrichtung des Rollelements 403 für die Auswahl der Rotationsrichtung des Werkzeugs 16 symbolisiert darstellt. Beim Bedienen der Fußbedieneinheit 400 muss das Rollelements 403 entsprechend der Kennzeichnung 422 zum Steuern einer linken Rotationsbewegung des Werkzeugs 16 nach links rotiert werden und zum Steuern einer nach rechts gerichteten Rotationsbewegung des Werkzeugs 16 nach rechts rotiert werden. Zur Steuerung von mehreren Vollumdrehungen ist hier ein mehrfaches Überstreichen des rollenartigen Rollelements 403 erforderlich.

Alternativ hierzu kann auch eine technische Umsetzung realisiert sein, bei der das Rol- lelement 403 aus einer figürlich dargestellten Ruhestellung 404 in eine rechte oder erste Stellposition 406 rotierbar ist, wobei in dieser Stellposition 406 eine dauerhafte Rotations- bewegung des Werkzeugs 16 in die rechte Richtung aktivierbar ist. Hierfür ist ein rein schematisierter erster Druckschalter 410 vorgesehen, der in der rechten Stellposition 406 von dem Rollelement 403 aktivierbar ist. Zum Beenden der Rotationsbewegung des Werk- zeugs 16 muss das Rollelement 403 wieder in die figürlich dargestellte Ruhestellung 404 zurückverstellt werden. Entsprechend lässt sich das Rollelement 403 auch aus der Ruhe- stellung 404 in eine linke oder zweite Stellposition 408 rotieren, um einen weiteren, nicht im Detail dargestellten Druckschalter 412 zu betätigen, um eine entsprechende Rotations- richtung in die linke Richtung zu aktivieren. Somit lässt sich intuitiv die Steuerung des zweiten Handhabungsmodus umsetzten, wobei sich die vorgeschlagene Fußbedieneinheit 400 auch optimal nachrüsten lässt, um gattungsbildende Eingabeeinheiten 10 für die Steue- rung des Werkzeugs 16 im ersten Handhabungsmodus auf die zusätzliche Steuerung des Werkzeugs 16 im zweiten Handhabungsmodus nachzurüsten.

Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln be- trachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Die Erfindung be- trifft eine Eingabeeinheit 10 zum Betreiben eines medizinischen Instruments 12 mit einem hohlen, sich entlang einer Längsachse L erstreckenden Schaft 14 zum Aufnehmen von Lenkdrähten 20, mit einem distalseitig an dem Schaft 14 angeordneten, entlang einer Er- streckungsachse E ausgebildeten Werkzeug 16 und einer proximal sei tig an dem Schaft 14 angeordneten Steuereinheit 18 zum Manipulieren des Werkzeugs 16 mittels der Lenkdräh- te 20, umfassend erste Eingabemittel 22 zum kontinuierlichen, schwenk- und / oder rotati- onsgetreuen, bevorzugt ununterbrochenen und / oder absoluten, Umsetzen einer ergono- misch begrenzten Benutzereingabe 25, insbesondere einer natürlichen Benutzerbewegung von bewegbaren ersten Bedienmitteln, in eine Verstellbewegung des Werkzeugs 16 in ei- nem ersten Handhabungsmodus 26, um das Werkzeug 16 mittels der Steuereinheit 18 rela- tiv zur Längsachse L begrenzt zu schwenken und / oder um die Erstreckungsachse E be- grenzt zu rotieren.

Bezugszeichenliste

10 Eingabeeinheit

12 medizinisches Instrument

14 Schaft

16 Werkzeug

17 Maulteil

18 Steuereinheit

20 Lenkdrähte

22 erste Eingabemittel

24 zweite Eingabemittel

30 proximales Ende des Schafts

32 distales Ende des Schafts

34 Maulelement

36 Gelenkmechanismus

38 Schwenkglied

40 Antrieb

42 Markierung

44 Endanschlag

400 Fußbedieneinheit

402 Rotierelement

403 zylinderförmiges Rollelement

404 Ruhestellung des Rotierelements

406 rechte Stellposition

408 linke Stellposition

410 erster Druckschalter

412 weiterer Druckschalter

414 keilförmige Gehäuseeinheit

416 abgeschrägte Oberseite 418 Betriebszustand

420 äußere Schicht

422 Kennzeichnung

424 geriffelte Oberfläche

1000 medizinisches System

RI Rotationsachse des Rotierelements;

RadR Radialrichtung

E Erstreckungsachse des Werkzeugs

L Längsachse des Schafts

R Rotationsachse x, y, z Raumachsen des medizinischen Instruments ωE Rotationsbewegung des Werkzeugs ω z' Rotationbewegung der Eingabeeinheit ω x, Schwenkbewegung des Werkzeugs ω _y Schwenkbewegung des Werkzeugs