Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Montieren und/oder Befestigen von Lenkelementen an einer räumlich verstellbaren Scheibe, wobei mittels der Lenkelemente eine distalseitige Gelenkmechanik zum Abwinkeln eines distalen Endabschnittes eines medizinischen Instrumentes bewegbar ist, und die räumlich verstellbare Scheibe für jedes Lenkelement ein Loch mit einem Querschnitt durch eine Dicke der räumlich verstellbaren Scheibe, zumindest teilweise einen innenliegenden Hohlraum, eine Außenfläche, eine Innenfläche und eine Umlenkkontur zum Umlenken der Lenkdrähte aufweist. Des Weiteren betrifft die Erfindung Lenkelemente zum Bewegen einer distalseitigen Gelenkmechanik zum Abwinkeln eines distalen Endabschnittes eines medizinischen Instrumentes, ein medizinisches Instrument und einen Roboter.

In medizinischen und nicht-medizinischen Anwendungen werden häufig abwinkelbare Instrumente eingesetzt, welche als handgeführte und/oder robotische Instrumente ausgebildet sein können. Um eine Abwinkelung des Schaftes eines medizinischen Instrumentes zu ermöglichen, sind üblicherweise vier oder mehrere außenliegende Lenkdrähte und/oder Lenkseile um Schwenkglieder einer distal sei tigen Gelenkmechanik angeordnet. Zur exakten und homogenen Steuerung des distalen, abwinkelbaren Endes des Schaftes und/oder des Roboterarms ist der Einsatz einer Vielzahl von dünnen Lenkdrähten vorteilhaft, um eine gleichmäßige Bewegung und Kraftverteilung in alle Abwinkelungsrichtungen zu ermöglichen. Dazu müssen die Lenkdrähte distalseitig (benutzerfern) und proximal sei tig (benutzernah) in einem gespannten Zustand fixiert sein.

Aus der US 2017/0281296 Al ist ein medizinisches Instrument mit Lenkkabeln zum Bewegen eines Endeffektors bekannt, bei dem die Lenkkabel durch Öffnungen einer Kardanplatte und einer Verriegelungsplatte geführt werden, welche an den sich gegenüberliegenden Seiten jeweils Verriegelungskeile aufweisen, welche beim Aneinandersetzen der Kardanplatte und der Verriegelungsplatte durch Verschieben die Lenkkabel einklemmen. Zur Fixierung werden anschließend die Kardanplatte und die Verriegelungsplatte miteinander verschraubt. Nachteilig ist hierbei, dass Fertigungstoleranzen beim Fertigen der Kardanplatte und der Verriegelungsplatte dazu führen, dass die Spannungen, mit denen die Lenkkabel fixiert werden, variieren können. Zudem besteht die Gefahr, dass durch scharfe Kanten an der Kardanplatte und der Verriegelungsplatte und/oder durch das Einklemmen die Lenkkabel beschädigt werden können. Dadurch besteht der Nachteil, dass die einzelnen Litzen des Lenkkabels ausfransen und somit die Montage erheblich stören oder erschweren. Aufgrund der notwendigen Handhabung von mehreren Bauteilen und der Verschraubung ist die Montage sehr aufwändig.

Zudem ist es bekannt, die Lenkdrähte an einer proximal sei tigen, antreibbaren Taumelscheibe zu verschrauben. Hierzu muss zunächst jeder Lenkdraht einzeln vorgespannt und anschließend an der Taumelscheibe verschraubt werden. Neben einem hohen Zeitaufwand kann dies ebenfalls zur Vorschädigung der Lenkdrähte führen. Des Weiteren benötigen die Gewindebohrungen an der Taumelscheibe und die entsprechenden Schrauben, welche üblicherweise in und an der radial umlaufenden Seitenwand der Taumelscheibe ein- und angebracht werden, einen hohen Bauraum.

Aufgabe der Erfindung ist es, den Stand der Technik zu verbessern.

Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Montieren und/oder Befestigen von Lenkelementen an einer räumlich verstellbaren Scheibe, wobei mittels der Lenkelemente eine distalseitige Gelenkmechanik zum Abwinkeln eines distalen Endabschnittes eines medizinischen Instrumentes bewegbar ist, und die räumlich verstellbare Scheibe für jedes Lenkelement ein Loch mit einem Querschnitt durch eine Dicke der räumlich verstellbaren Scheibe, zumindest teilweise einen innenliegenden Hohlraum, eine Außenfläche, eine Innenfläche und eine Umlenkkontur zum Umlenken der Lenkelemente aufweist, mit folgenden Schritten:

Durchführen der Lenkelemente mit einem jeweiligen Lenkelementende durch das jeweilige Loch der räumlich verstellbaren Scheibe, sodass ein jeweiliger durchgeführter Abschnitt der Lenkelemente mit dem jeweiligen Lenkelementende an einer proximalen Seite der räumlich verstellbaren Scheibe angeordnet ist,

Führen der durchgeführten Abschnitte der Lenkelemente zumindest teilweise entlang der Außenfläche, der Umlenkkontur und/oder der Innenfläche der räumlich verstellbaren Scheibe, und

Einklemmen der durchgeführten Abschnitte der Lenkelemente mittels mindestens eines Klemmelementes an der Außenfläche, der Umlenkkontur und/oder der Innenfläche der räumlich verstellbaren Scheibe, sodass die Lenkelemente kraftschlüssig an der räumlich verstellbaren Scheibe befestigt sind.

Dadurch wird ein Verfahren bereitgestellt, mit dem schnell und in einfacher Weise die Lenkelemente an einer räumlich verstellbaren Scheibe montiert und die durch die räumlich verstellbare Scheibe durchgeführten Lenkelementenden mittels des mindestens einen Klemmelementes an der räumlich verstellbaren Scheibe befestigt werden. Es ist besonders vorteilhaft, dass dadurch die Lenkelemente in einem gespannten Zustand an der räumlich verstellbaren Scheibe kraftschlüssig verbunden werden. Folglich werden Lenkelemente bereitgestellt, welche an der räumlich verstellbaren Scheibe optimal mit einer festen, vorgegebenen Spannung im gespannten Zustand fixiert sind. Durch das Einklemmen mittels des mindestens einen Klemmelementes sind die Lenkelemente einheitlich befestigt und somit homogen vorgespannt. Es ist besonders vorteilhaft, dass hierzu lediglich ein Klemmelement notwendig ist, sodass alle durchgeführten Abschnitte der Lenkelemente gleichzeitig eingeklemmt werden können.

Folglich wird eine proximale Antriebsbewegung auf die räumlich verstellbare Scheibe mittels der kraftschlüssig verbundenen und gespannten Lenkelemente optimal auf die distalen Komponenten einer distalen Gelenkmechanik zum Abwinkeln des distalen Endabschnittes des medizinischen Instrumentes übertragen.

Dadurch, dass die Lenkelemente mittels des mindestens einen Klemmelementes kraftschlüssig an der räumlich verstellbaren Scheibe verbunden werden, sind die Materialien der Verbindungspartner frei wählbar. Somit können die Lenkelemente beispielsweise eine Nickel- Titan-Legierung und die räumlich verstellbare Scheibe einen Chrom-Nickel-Molybdän-Edel- stahl aufweisen. Dagegen würde eine stoffschlüssige Verbindung mittels Schweißen erfordern, dass sowohl die Lenkdrähte als auch die räumlich verstellbare Scheibe eine Nickel-Titan-Legierung aufweisen. Folglich können die Lenkdrähte Nitinol als Nickel-Titan-Legierung aufweisen, ohne dass ein erhöhter Aufwand bei der Ausbildung der Verbindung zwischen den Lenkelementen und der räumlich verstellbaren Scheibe notwendig ist. Gegenüber anderen Materialien, wie Edelstahl, bietet Nitinol den Vorteil, dass es sehr elastisch und bei Wechselbeanspruchung sehr robust ist. Durch die kraftschlüssige Verbindung wird eine schnelle und einfache Montage ermöglicht, ohne dass sich die Lenkelemente nach dem Spannen in der Gelenkmechanik einschneiden und/oder setzen. Es ist besonders vorteilhaft, dass das Einklemmen der durchgeführten Abschnitte der Lenkelemente mittels des mindestens einen Klemmelementes flexibel an der Außenfläche, der Umlenkkontur und/oder der Innenfläche der räumlich verstellbaren Scheibe durchgeführt wird. Somit kann sowohl eine ebene als auch eine konturierte Außenfläche und/oder Innenfläche und/oder eine spezifische Umlenkkontur zum Führen und Einklemmen der durchgeführten Abschnitte der Lenkelemente wahlweise verwendet werden. Dadurch werden mittels des mindestens einen Klemmelementes die durchgeführten Abschnitte der Lenkelemente gegen die Außenfläche, die Umlenkkontur und/oder die Innenfläche der räumlich verstellbaren Scheibe gedrückt, wodurch aufgrund der Klemmkraft des mindestens einen Klemmelementes die Lenkelemente an der räumlich verstellbaren Scheibe derart befestigt werden, dass diese je nach Reibungskoeffizienten der jeweiligen Materialien fest in und/oder an der räumlich verstellbaren Scheibe fixiert sind. Folglich wird durch das Einklemmen mittels des mindestens einen Klemmelementes ein Verrutschen der Lenkelemente bis zu einer definierten Last verhindert. Neben dem Einklemmen kann gezielt durch Wahl der Materialien der Verbindungspartner die Zugbelastung der Lenkelemente auch zusätzlich durch Reibungskräfte und/oder Umlenken entlang der Außenfläche, der Umlenkkontur und/oder der Innenfläche erhöht werden.

Da die durchgeführten Abschnitte der Lenkelemente zumindest teilweise entlang der Außenfläche, der Umlenkkontur und/oder der Innenfläche der räumlich verstellbaren Scheibe geführt werden und zwischen dem Klemmelement und der Außenfläche, der Umlenkkontur und/oder der Innenfläche eingeklemmt werden, besteht bei der kraftschlüssigen Verbindung nicht oder nur eine sehr geringe Gefahr, dass sich die Litzen der Lenkelemente auffasern und die Montage erschweren oder sogar ein neues Lenkelement durch ein Loch der räumlich verstellbaren Scheibe durchgeführt und/oder eingefädelt werden muss. Folglich wird die Montage der Lenkelemente innerhalb der Gelenkmechanik deutlich vereinfacht und ist schneller durchführbar.

Ein Kemgedanke der Erfindung ist es, dass die proximalen Lenkelementenden einzeln durch das jeweilige Loch der räumlich verstellbaren Scheibe durchgeführt und auf der proximalen Seite der räumlich verstellbaren Scheibe gezielt zumindest teilweise entlang der Außenfläche, der Umlenkkontur und/oder der Innenfläche der räumlich verstellbaren Scheibe geführt und die entlang geführten Abschnitte der Lenkelemente mittels des mindestens einen Klemmelementes in einer örtlichen Position an der Außenfläche, der Umlenkkontur und/oder der Innenfläche unter Ausbilden einer kraftschlüssigen Verbindung eingeklemmt und dadurch die Lenkelemente an der räumlich verstellbaren Scheibe befestigt werden, ohne dass neben dem mindestens einen Klemmelement weitere Hilfsstoffe und/oder Befestigungsmittel erforderlich sind. Hierbei kann je nach Form der Außenfläche, der Innenfläche und/oder der Umlenkkontur gezielt eine Richtungsänderung in der Führung der Lenkelemente entlang der Oberfläche der räumlich verstellbaren Scheibe ausgenutzt und dadurch die Festigkeit der kraftschlüssigen Verbindung verbessert und ein Verrutschen der Lenkelemente verhindert werden. Dadurch ist sowohl eine Reibung zwischen den Materialien der Lenkelemente und der räumlich verstellbaren Scheibe als auch eine flächige Übertragung der Spannkraft durch die Führung der Lenkelemente entlang der Außenfläche, der Umlenkkontur und/oder der Innenfläche auf die räumlich verstellbare Scheibe gezielt für ein ortsfestes Fixieren nutzbar.

Folgendes Begriffliche sei erläutert:

Ein „Lenkelement“ ist insbesondere ein dünnes und langes, geformtes biegsames Element. Das langestreckte Lenkelement weist insbesondere ein Metall und/oder eine Metalllegierung auf. Bei einem Lenkelement kann es sich um einen Lenkdraht und/oder ein Lenkseil handeln. Ein Lenkdraht ist insbesondere ein dünnes und lang geformtes, biegsames Metall. Ein Lenkelement weist insbesondere eine Nickel-Titan-Legierung und somit Nitinol, Edelstahl und/oder Wolfram auf. Bevorzugt besteht ein Lenkdraht vollständig aus Nitinol. Der Lenkdraht weist insbesondere eine glatte Oberfläche auf. Ein Lenkseil ist ein aus zusammengedrehten oder geflochtenen Drähten bestehendes längliches, zugfestes Element. Entsprechend dem Zusammendrehen oder Flechten weist ein Lenkseil insbesondere eine strukturierte Oberfläche auf. Ein Lenkseil weist beispielsweise ein nichtrostender austeniti scher Chrom-Nickel-Molybdän-Stahl (1.4401) auf. Ein Lenkelement kann prinzipiell jede Querschnittsform, beispielsweise einen kreisförmigen, ovalen und/oder gebogenen Querschnitt, einen Flachkant-, Vierkant- oder Profildrahtquerschnitt aufweisen. Bevorzugt weist das Lenkelement einen runden Querschnitt auf. Üblicherweise werden > 3 oder 4, bevorzugt 10 oder beliebig viele Lenkelemente in einer Gelenkmechanik im Inneren des Schaftes eingesetzt. Neben der proximal sei tigen Befestigung der Lenkelementenden an der räumlich verstellbaren Scheibe sind die gegenüberliegenden distalen Lenkelementenden jeweils innenliegend an dem abwinkelbaren distalen Endabschnitt fixiert.

Im Bereich des distalen abwinkelbaren Endabschnittes sind die Lenkelemente insbesondere außen radial umlaufend um Schwenkglieder und/oder Gliederkörper angeordnet, mittels welchen eine feingliedrige Abwinkelung des distalen Endabschnittes realisiert wird. Über eine mittels eines proximalen Antriebs bewirkte Bewegung der räumlich verstellbaren Scheibe wird über die mit der Scheibe verbundenen Lenkelemente, welche entlang der Längsrichtung des Schaftes bis zu den im distalen Endabschnitt fixierten distalen Lenkelementenden gespannt sind, in eine entsprechende relative Bewegung der distal sei tigen Schwenkglieder übertragen und somit ein Abwinkeln des distalen Endabschnittes bewirkt. Für eine feinmotorische Steuerung des distalen Endabschnittes des medizinischen Instrumentes werden hierzu insbesondere eine Vielzahl an dünnen Lenkelementen verwendet, um eine gleichmäßigere Kraftverteilung und somit relative Bewegungen in alle möglichen Abwinkelungsrichtungen zu erzielen.

Eine „Gelenkmechanik“ weist insbesondere eine „distal sei tige Gelenkmechanik“ und eine „proximal sei tige Gelenkmechanik“ auf. Die „proximalseitige Gelenkmechanik“ weist insbesondere das mindestens eine Klemmelement, die räumlich verstellbare Scheibe, zugehörige Wellen und die proximal seitigen Lenkelementabschnitte auf. Auf der distalen Seite der proximalseitigen Gelenkmechanik sind insbesondere die Lenkelemente beispielsweise über einen Führungsring oder eine Fächerscheibe in Richtung auf die distale Spitze auf einen engeren Abstand der Lenkelemente von der Längsachse des Schaftes zusammengeführt, sodass diese im Wesentlichen parallel am proximalen Ende des Schaftes eintreten und innerhalb des Schaftes bis zum distalen Endabschnitt geführt sind. Beispielsweise findet eine Verengung des Durchmessers der radial die Längsachse des Schaftes umgebenden Lenkelemente von 18 mm auf 4 mm statt. Auf der distalen Seite der proximal seitigen Gelenkmechanik ist in distaler Richtung insbesondere die zugehörige Welle der räumlich verstellbaren Scheibe mit einer Hauptwelle verbunden, wobei über letztere die Rotation des Schaftes realisierbar ist. Die proximalseitige Gelenkmechanik kann insbesondere im Übergang zwischen Hand- und/oder Halteteil des medizinischen Instrumentes und dem Schaft oder im Hand- und/oder Halteteil angeordnet sein. Die „distal sei tige Gelenkmechanik“ weist insbesondere die distal seitigen Lenkelementabschnitte und die Schwenkglieder auf, durch welche ein Abwinkeln des distalen Endabschnittes realisierbar ist.

Eine „räumlich verstellbare Scheibe“ (auch „Taumelscheibe“ genannt) ist insbesondere eine Scheibe, welche derart gelagert ist, dass diese bei Bewegung durch einen proximalen Antrieb relativ zur Scheibenmitte eine äußere Schwenkbewegung quer zur Längsachse durch die Scheibe und somit beidseitig eine Auf- und Ab-Bewegung (Taumelbewegung) ausführt. Die Taumelscheibe weist insbesondere eine kardanische Lagerung auf. Zur Übertragung der jeweiligen proximalseitigen und distal sei tigen Bewegung ist die räumlich verstellbare Scheibe insbesondere mit einer distalseitigen Kugelwelle oder einem distal sei tigen Kugelgelenk und einer proximal sei tigen Kugelwelle oder einem distalseitigen Kugelgelenk verbunden. Durch die Dicke der räumlich verstellbaren Scheibe sind die Lenkelemente geführt. Somit wird beispielsweise bei Betrachtung des Schaftes im Längsquerschnitt der quer zur Längsrichtung des Schaftes obenliegende Abschnitt der Taumelscheibe in Richtung zum distalen Ende verschoben, während der untenliegende Abschnitt zum proximalen Ende verschoben wird, wobei aufgrund der entsprechenden Bewegung der an der Taumelscheibe fixierten Lenkelemente der distale Endabschnitt entsprechend nach unten abgewinkelt wird. Folglich werden insbesondere je nach Anordnung der gespannten und fixierten Lenkelemente an der Taumelscheibe durch Schwenkbewegung der Taumelscheibe simultan einige Lenkelemente geschoben und andere Lenkelemente gezogen. Die räumlich verstellbare Scheibe weist insbesondere einen rostfreien Stahl, eine rostfreie Stahllegierung, Aluminium und/oder Kunststoff auf. Der Durchmesser der räumlich verstellbaren Scheibe hängt insbesondere vom gewünschten Ab- winkelungswinkel der distalseitigen Gelenkmechanik ab. Beispielsweise kann die Taumelscheibe einen Durchmesser in einem Bereich von 10 mm bis 50 mm, insbesondere von 15 mm bis 40 mm, bevorzugt von 20 mm bis 30 mm, aufweisen.

Ein „medizinisches Instrument“ ist insbesondere jegliche mechanische oder mechanischelektrische Wirkeinheit, welche zur Diagnose und/oder Behandlung von Menschen oder Tieren geeignet ist. Das medizinische Instrument wird insbesondere zur Inspektion einer menschlichen oder einer tierischen Körperhöhle und/oder zur Manipulation von menschlichem oder tierischem Gewebe verwendet. Das medizinische Instrument weist insbesondere einen Handgriff oder Handteil, einen Schaft und ein Werkzeug und/oder ein optisches System zur Betrachtung eines Sichtbereiches auf. Das medizinische Instrument kann insbesondere ein Fasswerkzeug, ein Schneidwerkzeug, einen Nadelhalter, einen Clipsetzer und/oder ein andersartiges Werkzeug aufweisen. Bei einem medizinischen Instrument handelt es sich beispielsweise um ein Endoskop mit einem langen Schaft und einem abwinkelbaren Endabschnitt. Bei dem medizinischen Instrument kann es sich um ein handgehaltenes und/oder handgeführtes Instrument handeln. Das medizinische Instrument kann auch als Endeffektor an einem Roboterarm eines Chirurgieroboters angeordnet und somit ein robotergestütztes Instrument sein. Das medizinische Instrument weist insbesondere einen flexiblen oder starren Schaft auf.

Der „Schaft“ des medizinischen Instrumentes ist insbesondere als langgestreckte Röhre ausgestaltet. Der Schaft weist insbesondere einen Durchmesser in einem Bereich von 2 mm bis 10 mm auf. Der Schaft kann insbesondere weitere Komponenten, wie einen Lichtwellenleiter zur Beleuchtung des Objektfeldes, einen Arbeitskanal oder mehrere Arbeitskanäle zum Zuführen von Spülflüssigkeit oder eines Werkzeuges, wie einer Biopsienadel oder einer Elektrode, aufweisen. Insbesondere im Falle eines starren Schaftes kann von seinem proximalen bis distalen Ende im Inneren des Schaftes ein zentrales Betätigungselement, beispielsweise ein Zug-/Schubseil, zum Betätigen eines Werkzeuges, beispielsweise eines Maulteils, an der abwinkelbaren, distalen Instrumentenspitze angeordnet sein.

Unter „distalseitig“ und „distal“ wird eine patientenkörpernahe und somit benutzerferne Anordnung und/oder ein entsprechendes Ende oder Abschnitt verstanden. Dementsprechend wird unter „proximalseitig“ oder „proximal“ eine benutzernahe und somit patientenkörperferne Anordnung oder ein entsprechendes Ende oder Abschnitt verstanden.

Bei einem „proximalen Antrieb“ handelt es sich um eine Antriebseinheit zur Einwirkung und somit zum Verschwenken der räumlich verstellbaren Scheibe. Somit wird insbesondere die Antriebsbewegung des proximalen Antriebs in eine Schwenkbewegung der räumlich verstellbaren Scheibe und durch die an der räumlich verstellbaren Scheibe befestigten Lenkelemente auf eine entsprechende Relativbewegung der distal seitigen Schwenkglieder und/oder Gliederkörper zum Verschwenken des Endabschnittes des medizinischen Gerätes übertragen. Bei dem proximalen Antrieb kann es sich um einen manuellen Antrieb aufgrund beispielsweise der Drehbewegung eines Betätigungselementes handeln oder um einen motorisierten Antrieb. Im Falle eines motorisierten Antriebs weist dieser einen Motor oder mehrere Motoren und/oder ein Getriebe, wie beispielsweise angetriebene Zahnräder, auf. Der proximale Antrieb ist insbesondere im Hand- und Halteteil angeordnet.

Eine „Betätigungseinheit“ ist insbesondere ein Bauteil oder besteht aus mehreren Bauteilen, welche auf den proximalen Antrieb einwirken. Eine Betätigungseinheit kann insbesondere ein oder mehrere Betätigungselemente aufweisen. Bei den Betätigungselementen kann es sich beispielsweise um einen Druckknopf oder ein Drehrad handeln, mittels dessen Bewegung der proximale Antrieb betätigt wird. Bei einem Betätigungselement der Betätigungseinheit kann es sich jedoch auch um ein elektronisches Steuersignal handeln. Somit kann es sich bei der Betätigungseinheit um eine manuell betätigbare Handhabe oder auch um eine für den roboti- schen Einsatz ausgelegte und frei von einer manuellen Handlung betätigbaren Baueinheit handeln.

Ein „Loch“ ist insbesondere ein üblicherweise runder Durchbruch durch eine Dicke und/oder einen Abschnitt der räumlich verstellbaren Scheibe. Das jeweilige Loch kann beispielsweise durch einen Lenkring der räumlich verstellbaren Scheibe ausgebildet sein. Das Loch ist insbesondere durchgängig im Wesentlichen in Längsrichtung des Schaftes und/oder einer Welle der proximal sei tigen Gelenkmechanik ausgebildet. Das Loch kann beispielsweise mittels Laser- oder Wasserstrahlschneiden, Erodieren oder Bohren in die räumlich verstellbare Scheibe eingebracht sein. Auch können die Löcher direkt beim Fertigen der räumlich verstellbaren Scheibe und somit beim formgebenden Prozess, wie Gießen oder Sintern, eingebracht werden. Das Loch muss jedoch nicht zwingend einen runden Querschnitt haben, sondern kann auch eine unrunde oder eine der Form des Lenkelementes angepassten Form aufweisen. Jedes Loch weist jeweils einen Querschnitt auf, welcher größer als der Außendurchmesser des durch das jeweilige Loch geführten Lenkelementes ist.

Ein „Klemmelement“ ist insbesondere ein Bauteil, mit welchem die proximalen Lenkelementenden kraftschlüssig an der räumlich verstellbaren Scheibe verbunden werden. Ein Klemmelement ist insbesondere jegliches Bauteil, welches eine Klemmkraft und/oder Federkraft bewirkt und dadurch ein Einklemmen der Abschnitte der Lenkelemente oder der Lenkelementenden. Bevorzugt werden die Abschnitte der geführten Lenkelemente zwischen einer Oberfläche des Klemmelementes und einer Oberfläche der räumlich verstellbaren Scheibe eingeklemmt. Prinzipiell kann das Klemmelement jegliche Form und/oder jeglichen Klemmmechanismus aufweisen. Das Klemmelement dient insbesondere zum Ausbilden einer lösbaren und/oder kraftschlüssigen Verbindung zwischen den durchgeführten Abschnitten der Lenkelemente und der räumlich verstellbaren Scheibe. Bei einem Klemmelement kann es sich beispielsweise um eine Schraubklemme, eine Klemmleiste, eine Federklemme oder einen Sicherungsring handeln. Ein Klemmelement kann einteilig, zweiteilig oder mehrteilig ausgeführt sein. Beispielsweise kann das Klemmelement zwei Halbringe mit einer dazwischen angeordneten Spannfeder aufweisen. Eine „kraftschlüssige Verbindung“ ist insbesondere eine lösbare Verbindung, bei der eine Normalkraft auf die miteinander zu verbindenden Flächen wirkt. Die gegenseitige Verschiebung der verbundenen Flächen ist insbesondere verhindert, solange die durch die Haftreibung bewirkte Gegenkraft nicht überschritten wird. Die kraftschlüssige Verbindung zwischen dem jeweiligen geführten Abschnitt des Lenkelementes und der Taumelscheibe wird insbesondere mittels des mindestens einen Klemmelementes bewirkt.

Bei der „Außenfläche“ handelt es sich insbesondere um eine Fläche oder einen Abschnitt einer Fläche an der Außenseite der räumlich verstellbaren Scheibe. Die „Innenfläche“ ist dementsprechend eine Fläche oder ein Abschnitt einer Fläche an einer Innenseite der räumlich verstellbaren Scheibe. Somit ist die Innenfläche an einer einem umhüllenden Raum zugewandten Seite angeordnet. Insbesondere ist die Innenfläche eine Oberfläche angrenzend an den innenliegenden Hohlraum der räumlich verstellbaren Scheibe.

Eine „Umlenkkontur“ ist insbesondere ein Bereich des Umrisses der räumlich verstellbaren Scheibe, welcher sich von der Oberfläche der räumlich verstellbaren Scheibe abhebt. Die Umlenkkontur weist insbesondere eine spezifische Form, wie beispielsweise eine Wölbung, eine S-Form und/oder eine Rippenform auf. Mittels der Umlenkkontur wird insbesondere die Richtung der in proximaler Richtung geführten Lenkelemente verändert. Die Lenkelemente werden insbesondere um die Umlenkkontur herumgeführt und verlaufen dementsprechend um den Umriss der Umlenkkontur. Die Umlenkkontur kann an der Außenfläche, dem proximalen Ende, der Stirnfläche und/oder an der Innenfläche der räumlich verstellbaren Scheibe ausgebildet und/oder angeordnet sein.

In einer weiteren Ausgestaltungsform des Verfahrens wird das Einklemmen der durchgeführten Abschnitte der Lenkelemente mittels eines zweiten Klemmelementes, eines dritten Klemmelementes und/oder weiterer Klemmelemente durchgeführt.

Somit können die durchgeführten Abschnitte der Lenkelemente an unterschiedlichen Positionen entlang der Außenfläche, Umlenkkontur und/oder Innenfläche mittels zwei oder optional mehrerer Klemmelemente an der räumlich verstellbaren Scheibe festgeklemmt und somit die Haltekraft vergrößert und die Gefahr des Verrutschens der Lenkelemente verringert werden.

Bei dem zweiten, dritten und/oder weiteren Klemmelement handelt es sich bezüglich der Funktion um ein oben definiertes Klemmelement. Jedoch können die Klemmelemente unterschiedliche Formen, Klemmmechanismen und/oder Klemmkräfte aufweisen. Um möglichst alle durchgeführten Abschnitte der Lenkelemente simultan einzuklemmen, kann ein Sicherungsring oder können zwei oder mehrere Sicherungsringe als das mindestens eine Klemmelement, das zweite Klemmelement, das dritte Klemmelement und/oder als weitere Klemmelemente verwendet werden.

Folglich kann bereits mittels eines einzigen Sicherungsringes ein Befestigen aller Lenkelemente gleichzeitig an der räumlich verstellbaren Scheibe erfolgen.

Ein „Sicherungsring“ (auch „Nutenring“ genannt) ist insbesondere ein Bauteil zur Lagesicherung und somit zur Befestigung der durchgeführten Abschnitte der Lenkelemente an der räumlich verstellbaren Scheibe. Bei einem Sicherungsring kann es sich insbesondere um einen Außen-Sicherungsring handeln, welcher insbesondere auf einen Abschnitt der Außenfläche der räumlich verstellbaren Scheibe gesetzt wird und zwischen seiner Innenfläche und der Außenfläche der räumlich verstellbaren Scheibe die durchgeführten und entlang geführten Abschnitte der Lenkelemente einklemmt. Ebenso kann es sich bei dem Sicherungsring um einen Innen-Sicherungsring handeln, welcher mit seiner Außenseite die Abschnitte der Lenkelemente gegen die Innenfläche der räumlich verstellbaren Scheibe drückt. Ein Außen-Sicherungsring und ein Innen-Sicherungsring sind entsprechend auch zum Einklemmen der Abschnitte der Lenkelemente an der Umlenkkontur in Abhängigkeit der Position und/oder der Form der Umlenkkontur an der räumlich verstellbaren Scheibe einsetzbar. Bei einem Sicherungsring handelt es sich insbesondere um ein Normteil. Bei einem Sicherungsring kann es sich auch um einen Sprengring, einen Lamellenring oder eine Sicherungsscheibe handeln. Dementsprechend wird für die Montage und/oder Demontage des Lamellenringes und der Sicherungsscheibe nicht eine Sicherungsringzange benötigt. Bevorzugt ist der Sicherungsring in eine Nut in der Oberfläche der räumlich verstellbaren Scheibe positioniert. Das kraftschlüssige Einklemmen und Fixieren der Abschnitte der Lenkelemente ist insbesondere von der jeweiligen Spannkraft des Sicherungsringes abhängig. Zwei oder mehrere Sicherungsringe können in ihrer Form, ihrem Durchmesser, ihrer Materi al stärke und/oder ihrer Spannkraft sowie in weiteren Eigenschaften voneinander abweichen.

In einer weiteren Ausgestaltungsform des Verfahrens ist die Umlenkkontur an einem proximalen Ende der räumlich verstellbaren Scheibe angeordnet und ein Umlenken der durchgeführten Abschnitte der Lenkelemente wird entlang und/oder um die Umlenkkontur der räumlich verstellbaren Scheibe durchgeführt. Durch die Anordnung der Umlenkkontur am proximalen Ende der räumlich verstellbaren Scheibe können die durchgeführten Abschnitte der Lenkelemente zunächst in proximaler Richtung entlang der Außenoberfläche der räumlich verstellbaren Scheibe geführt werden und anschließend mittels der endständigen, proximal sei tigen Umlenkkontur entlang der Innenfläche der räumlich verstellbaren Scheibe entgegengesetzt in distaler Richtung geführt werden. Folglich kann mittels der Umlenkkontur ein Richtungswechsel der Führungsrichtung der Abschnitte der Lenkelemente von im Wesentlichen 180° realisiert werden. Dadurch, dass ein Umlenken erfolgt und die durchgeführten und entlang der Oberfläche geführten Abschnitte der Lenkelemente an der Außenfläche und der Innenfläche entgegengesetzte Richtungen aufweisen können, wird ein Verrutschen der eingeklemmten Abschnitte der Lenkelemente zusätzlich verhindert und die Lenkelemente können sowohl außen an der Umlenkkontur als auch bei einer umgreifenden Ausbildung der Umlenkkontur innen im Bereich des Hohlraums von der Außenoberfläche über das proximale Ende zu der Innenfläche optimal fixiert werden.

Somit wird durch das Einklemmen, die Wirkung der Reibkraft zwischen den Lenkelementen und der räumlich verstellbaren Scheibe und durch den Richtungswechsel aufgrund des Umlenkens ein ortsfestes Positionieren und kraftschlüssiges Verbinden der durchgeführten und entlang der räumlich verstellbaren Scheibe geführten Abschnitte der Lenkelemente erzielt. Durch diese drei Mechanismen wird ein Verrutschen der Lenkelemente auch bei hohen Zug- und/oder Druckbelastungen beim Betätigen der proximal sei tigen Gelenkmechanik verhindert.

Um das Klemmelement und/oder den Sicherungsring exakt an der räumlich verstellbaren Scheibe zu positionieren und/oder die proximalen Enden der Lenkelemente positionsgenau aufzunehmen, wird in die Außenfläche, die Umlenkkontur und/oder die Innenfläche mindestens eine Nut eingebracht und das Einklemmen der durchgeführten Abschnitte der Lenkelemente mittels des Klemmelements und/oder des jeweiligen Klemmelementes erfolgt zwischen einer Wand der Nut und dem Klemmelement und/oder dem jeweiligen Klemmelement.

Somit kann nach Durchführen der Lenkelemente durch ein jeweiliges Loch der räumlich verstellbaren Scheibe und Entlangführen der durchgeführten Abschnitte der Lenkelemente ein Klemmelement und/oder ein Sicherungsring in eine bevorzugt umlaufende Nut eingesetzt werden, wodurch die geführten Lenkelemente in diese Nut gedrückt werden. Dabei wird der jeweils entsprechende Abschnitt der Lenkelemente entlang der Oberfläche der räumlich verstellbaren Scheibe und entlang der Form der Nut geführt. Durch Einklemmen sind die Lenkelementabschnitte derart in der Nut örtlich fixiert, dass diese in Abhängigkeit der Klemmkraft des Klemmelements und/oder der Federkraft des Sicherungsrings und der Reibungskoeffizienten der Materialien der Lenkelemente, der räumlich verstellbaren Scheibe, des Klemmelementes und/oder des Sicherungsringes fest an und/oder in der räumlich verstellbaren Scheibe befestigt sind. Folglich wird das durch das kraftschlüssige Fixieren der Lenkelemente durch das Klemmelement und/oder den Sicherungsring in Kombination mit einer bevorzugt umlaufenden Nut die Haftreibung der Lenkelemente erhöht und dadurch ein Rutschen der Lenkelemente bis zu einer definierten Last verhindert.

Eine „Nut“ ist insbesondere eine längliche Vertiefung in der Oberfläche der räumlich verstellbaren Scheibe. Eine jeweilige Nut kann insbesondere an der Außenfläche, der Umlenkkontur oder der Innenfläche der räumlich verstellbaren Scheibe angeordnet sein. Die Nut kann insbesondere umlaufend, durchlaufend oder abgesetzt ausgebildet sein. Die Nut kann einen rechteckigen Querschnitt, eine Trapezform oder die Form eines Schwalbenschwanzes und/oder eine sonstige Form aufweisen. In die Nut kann das Klemmelement und/oder der Sicherungsring eingesetzt und/oder positioniert werden. In der Nut können die Enden der Lenkelemente aufgenommen und an einer Wand der Nut angeordnet sein. Je nach Position der Nut in der Oberfläche der räumlich verstellbaren Scheibe kann die Nut horizontal, vertikal oder schräg in die jeweilige Oberfläche der räumlich verstellbaren Scheibe eingebracht sein.

In einer weiteren Ausgestaltungsform des Verfahrens weist die Innenfläche und/oder die Nut mindestens ein Aufnahmeelement oder jeweils ein Aufnahmeelement zum Aufnehmen der Lenkelementenden oder eines jeweiligen Lenkelementendes auf.

Somit kann das mindestens eine Aufnahmeelement oder können mehrere Aufnahmeelemente gezielt in die Nut vor dem Einbringen des Klemmelementes und/oder des Sicherungselementes eingebracht werden. Bei einem Aufnahmeelement kann es sich beispielsweise um einen Schlitz und somit eine weitere Vertiefung in der Nut oder um Bohrlöcher in der Wand der Nut handeln, in welchen oder welche die jeweiligen Lenkelementenden eingesteckt werden, bevor das Klemmelement und/oder der Sicherungsring in die Nut eingebracht wird. Somit können die proximalen Enden der Lenkelemente entweder stumpf an einer Wand der Nut anliegen oder werden in ein Aufnahmeelement oder mehrere Aufnahmeelemente der Innenfläche und/oder der Nut aufgenommen.

Um die gesamte radial umlaufende Außenfläche und/oder Innenfläche der räumlich verstellbaren Scheibe zum Einklemmen auszunutzen, wird als räumlich verstellbare Scheibe eine Taumelscheibe verwendet. Um eine spannungsfreie Montage und ein anschließendes Vorspannen zu ermöglichen, wird in einer weiteren Ausgestaltungsform des Verfahrens vor dem Einklemmen die räumlich verstellbare Scheibe mit einer distal sei tigen Kugelwelle in eine Hauptwelle der proximal seitigen Gelenkmechanik eingeschoben und nach Ausbilden der kraftschlüssigen Befestigung wird zum Vorspannen der kraftschlüssig befestigten Lenkelemente die räumlich verstellbare Scheibe mit der distal seitigen Kugelwelle teilweise aus der Hauptwelle in proximaler Richtung gezogen.

Eine „Kugelwelle“ ist insbesondere eine Welle mit einem Kugelgelenk. Die räumlich verstellbare Scheibe (Taumelscheibe) weist insbesondere eine proximalseitige Kugelwelle zum Übertragen der Antriebsbewegung des proximalen Antriebs auf die räumlich verstellbare Scheibe in Form einer Schwenkbewegung auf. Hierzu weist die Taumelscheibe insbesondere eine Aufnahme zum Gleiten auf dem Kugelkopf der Kugelwelle und somit eine bewegliche Aufnahme um alle Achsen auf. Des Weiteren weist die räumlich verstellbare Scheibe eine distalseitige Kugelwelle zum Vorspannen der fixierten Lenkelemente an der räumlich verstellbaren Scheibe zum Verbinden mit der Hauptwelle und/oder zum Übertragen der Bewegung auf die Hauptwelle auf.

In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch Lenkelemente zum Bewegen einer distalseitigen Gelenkmechanik zum Abwinkeln eines distalen Endabschnittes eines medizinischen Instrumentes, wobei die Lenkelemente an einer räumlich verstellbaren Scheibe mittels eines zuvor beschriebenen Verfahrens befestigt sind.

Somit werden kraftschlüssig verbundene Lenkelemente bereitgestellt, welche bei Verwendung in einem Schaft in einem medizinischen Instrument eine stufenlose und sehr flüssige Steuerung der distalen Gelenkmechanik zur Abwinkelung des distalen Endabschnittes des medizinischen Instrumentes ermöglichen.

Des Weiteren wird ein Schaft mit Lenkelementen, welche nach oben beschriebenen Verfahren befestigt sind, bereitgestellt, welche aufgrund der verlässlichen kraftschlüssigen Verbindung mittels des Einklemmens, des Reibens und/oder des Umlenkens und der gleichmäßigen definierten Spannung eine optimale, verlässlich steuerbare Gelenkmechanik im Schaft ermöglichen. Der Schaft ist insbesondere lösbar mit dem Hand- und/oder Halteteil eines medizinischen Instrumentes verbindbar und/oder wiederverwendbar und/oder für den einmaligen Gebrauch ausgelegt. In einem zusätzlichen Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch ein medizinisches Instrument mit einem langgestreckten Schaft, wobei an einem proximalen Ende des Schaftes eine Betätigungseinheit zum Betätigen eines proximalen Antriebes und an einem distalen Ende ein Endabschnitt angeordnet sind, und der Endabschnitt mittels einer distal sei tigen Gelenkmechanik relativ zu einer Längsachse des Schaftes abwinkelbar ist, mehrere Lenkelemente durch den langgestreckten Schaft geführt sind und den proximal sei tigen Antrieb mit der di stal sei tigen Gelenkmechanik verbinden, wobei der proximal sei tige Antrieb auf eine räumlich verstellbare Scheibe einwirkbar ist und die Lenkelemente mit einem jeweiligen proximalen Lenkelementende durch ein jeweiliges Loch durch eine Dicke der räumlich verstellbaren Scheibe geführt sind, wobei proximal der räumlich verstellbaren Scheibe angeordnete Abschnitte der Lenkelemente entlang einer Außenfläche, einer Umlenkkontur und/oder einer Innenfläche der räumlich verstellbaren Scheibe angeordnet und mittels mindestens eines Klemmelementes an der räumlich verstellbaren Scheibe kraftschlüssig verbunden sind.

In einer weiteren Ausführungsform des medizinischen Instrumentes weisen die Lenkelemente eine Nickel-Titan-Legierung und die räumlich verstellbare Scheibe und/oder das mindestens eine Klemmelement ein Material mit einer höheren Werkstoffhärte als die Nickel-Titan-Le- gierung auf.

Bevorzugt weist zumindest die räumlich verstellbare Scheibe eine höhere Werkstoffhärte als die Lenkelemente auf. Das Klemmelement und/oder der Sicherungsring kann eine gleiche oder höhere Werkstoffhärte als die Lenkelemente aufweisen. Der Sicherungsring weist beispielsweise gehärteten Stahl auf. Ebenso kann der Sicherungsring und/oder das Klemmelement auch dieselbe oder eine andere Nickel-Titan-Legierung wie die Lenkelemente aufweisen.

Eine „Nickel-Titan-Legierung“ ist insbesondere eine Nickel-Titan-intermetallische Verbindung. Bei einer Nickel-Titan-Legierung handelt es sich insbesondere um Nitinol. „Nitinol“ ist insbesondere eine intermetallische Phase NiTi mit einer geordnet, kubischen Kristall Struktur, welche sich von der von Titan und Nickel unterscheidet. Die Nickel-Titan-Legierung und Nitinol weisen üblicherweise einen etwas größeren Anteil von Nickel, beispielsweise 55 %, und Titan auf. Nitinol kann aber auch 50 % Nickel und 50 % Titan und/oder andere Legierungsverhältnisse und/oder zusätzliche Legierungsbestandteile in geringen Mengen enthalten. Nitinol weist insbesondere ein thermisches Formgedächtnis und Superelastizität auf. Nitinol kehrt insbesondere nach einem plastischen Verformen in seine ursprüngliche Gestalt zurück, wenn das Nitinol erwärmt wird. Dieses thermische Formgedächtnis und das mechanische Formgedächtnis als Superelastizität sind insbesondere durch eine thermoelastische, martensi- tische Umwandlung im festen Zustand bedingt. Üblicherweise sind herkömmliche Verfahren der Bauteilfertigung bei Raumtemperaturen wegen der extremen Elastizität von Nitinol und/oder seines thermischen Formgedächtnisses nicht geeignet. Prinzipiell sind spanabhebende Verfahren zur Formgebung möglich, diese sind jedoch mit einem erheblichen Werkzeugverschleiß verbunden. Diesbezüglich ist vorteilhaft, dass im Falle der Fertigung der Lenkelemente und des Klemmelementes beide in Nitinol, die Taumelscheibe aus einem anderen Material gefertigt und zerspant werden kann. Die Lenkelemente aus Nitinol werden insbesondere mittels Durchziehens hergestellt, wobei zwischen den Ziehvorgängen der Draht weichgeglüht wird. Eine Formgebung von Nitinol kann beispielsweise durch Schleifen oder Elektroerosion erfolgen. Aufgrund der superelastischen Eigenschaften können die Lenkelemente aus Nitinol insbesondere stärker gebogen werden als beispielsweise aus Edelstahl gefertigte Lenkelemente. Zudem können die Lenkelemente aus Nitinol mehrfach gebogen werden, bleiben aber dennoch steuerbar. Des Weiteren hält Nitinol seine Form auch bei Spannung aufrecht und ist knickfest.

In einer weiteren Ausführungsform weist das medizinische Instrument ein zweites Klemmelement, optional ein drittes Klemmelement und/oder weitere Klemmelemente zum kraftschlüssigen Befestigen der Lenkelemente an der räumlich verstellbaren Scheibe und/oder eine zweite Umlenkkontur, optional eine dritte Umlenkkontur und/oder weitere Umlenkkonturen zum Umlenken der Lenkelemente auf.

Somit können zwei oder mehrere Umlenkkonturen an unterschiedlichen Positionen an der Innen- und/oder Außenoberfläche der räumlich verstellbaren Scheibe angeordnet sein und unterschiedliche Formen und/oder Materi al stärken im Vergleich zur umgebenden Oberfläche der räumlich verstellbaren Scheibe aufweisen.

Um die Lenkelemente radial umlaufend gleichmäßig an der Außenfläche, der Innenfläche und/oder der Umlenkkontur einzuklemmen und zu befestigen, ist oder sind das Klemmelement, das jeweilige Klemmelement oder die Klemmelemente als Außen-Sicherungsring und/oder als Innen-Sicherungsring ausgebildet.

In einer weiteren Ausführungsform des medizinischen Instrumentes ist oder sind die mindestens eine Umlenkkontur, die jeweilige Umlenkkontur oder die Umlenkkonturen eine gebogene Kontur, eine über die Oberfläche der räumlich verstellbaren Scheibe erhabene Kontur und/oder ein gebogener und/oder verdickter Rand an einem proximalen Ende der räumlich verstellbaren Scheibe.

Selbstverständlich kann eine Umlenkkontur auch abschnittsweise unterschiedlich ausgebildet sein. Beispielsweise kann eine Umlenkkontur zunächst gerade als konische Erweiterung in Längsrichtung der Lenkelemente ausgebildet sein und einen sich anschließenden Abschnitt mit einer gebogenen Kontur oder einer endständigen halbkreisförmige Kontur aufweisen.

In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch einen Roboter mit mindestens einem Roboterarm zum Halten und/oder Positionieren eines medizinischen Instrumentes und/oder mit einem Aktuator zum Ansteuern einer distal sei tigen Gelenkmechanik des medizinischen Instrumentes, wobei das medizinische Instrument ein zuvor beschriebenes medizinisches Instrument ist, sodass das medizinische Instrument mittels des mindestens einen Roboterarms positionierbar und/oder durch Einwirken des Aktuators des Roboters auf den proximalen Antrieb des medizinischen Instrumentes die distalseitige Gelenkmechanik betätigbar ist.

Somit können die an einer räumlich verstellbaren Scheibe befestigten Lenkelemente neben einem handgeführten medizinischen Instrument auch in einem robotisch geführten Instrument eingesetzt werden. Hierbei wird durch den Roboter zum einen ein festes Halten des medizinischen Instrumentes am Ende des mindestens einen Roboterarms als auch ein positionsgenaues Ausrichten des medizinischen Instrumentes gewährleistet. Zum anderen können die Gelenkmechanik und das Abwinkeln des distalen Endabschnittes des medizinischen Instrumentes als Endeffektor sehr genau über eine Eingabeeinrichtung am Roboter geführt werden, beispielsweise mittels eines Joysticks der Kontrollkonsole und/oder an der Hand befestigten Eingabegriffen des Roboters. Prinzipiell kann der proximale Antrieb des medizinischen Instrumentes auch in dem distalen Ende des Roboterarms angeordnet werden und eine Koppel- und/oder Schnittstelle zwischen dem distalen Ende des Roboterarms und der Halteeinheit des medizinischen Instrumentes entsprechend ausgelegt werden.

Ein „Roboter“ ist ein medizinischer Roboter. Ein Roboter ist insbesondere ein Operationsroboter. Der Roboter ist üblicherweise ein Telemanipulator, welcher auf der einen Seite die Eingabe- und/oder Bedienelemente des Chirurgen verwenden, um das medizinische Instrument als Endeffektor auf der anderen Seite am Ende eines Roboterarms zu steuern. Der Roboter weist bevorzugt mehrere Roboterarme auf, wobei an einem Roboterarm eine Kamera, insbesondere eine dreidimensionale Kamera, angeordnet ist und an dem Roboterarm oder den anderen Roboterarmen ein oder mehrere auswechselbare medizinische Instrumente. Jeder Roboterarm ist insbesondere 3- bis 8-achsig beweglich ausgelegt. Statt einem Roboter mit mehreren Armen können selbstverständlich auch mehrere Roboter mit jeweils einem Arm oder auch nur zwei Armen verwendet werden, welche gemeinsam angesteuert werden. Auch kann die Kamera endoskopisch oder exoskopisch gehalten sein.

Durch eine Koppel- und/oder Schnittstelle zwischen dem Ende des Roboterarms, welcher das medizinische Instrument hält, und dem medizinischen Instrument kann mittels des Aktuators des Roboterarms der proximale Antrieb des medizinischen Instruments betätigt werden. Hierbei kann als Aktuator jegliches antriebstechnische Bauteil oder eine Baueinheit verwendet werden, welche ein elektrisches Signal in eine mechanische Bewegung umsetzt.

Weitere Ausführungsformen sowie einige der Vorteile, die mit diesen und weiteren Ausführungsformen verbunden sind, werden durch die nachfolgende 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 lediglich eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung. In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.

Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen

Figur 1 eine schematische, dreidimensionale Darstellung von verbundenen Lenkdrähten an einer Taumelscheibe,

Figur 2 eine schematische Darstellung einer proximal sei tigen Gelenkmechanik mit der Taumel scheibe, den verbundenen Lenkdrähten und einer Hauptwelle,

Figur 3 eine schematische, dreidimensionale Darstellung der proximalseitigen Gelenkmechanik aus Figur 2 in distal sei tiger Ansicht,

Figur 4 eine dreidimensionale Darstellung eines Videoendoskops mit einer abwinkelbaren Spitze eines Schaftes,

Figur 5 eine stark schematische Darstellung eines chirurgischen Roboters mit einem an einem Roboterarm befestigten endoskopischen Instrument, und

Figur 6 ein Fließdiagramm eines Verfahrens zum Montieren und/oder Befestigen von Lenkdrähten. Ein medizinisches Instrument 101 umfasst ein Videoendoskop 127, wobei das Videoendoskop 127 einen Handgriff 133 und einen flexiblen Schaft 129 aufweist. An dem Handgriff 133 sind mehrere äußere Bedienelemente 135 zum Bedienen des Videoendoskopes 127 durch einen Benutzer angeordnet. Des Weiteren ist der Handgriff 133 des Videoendoskops 127 mit einem Versorgungsschlauch 137 verbunden, an dessen Ende ein Stecker 141 angeordnet ist. Der flexible Schaft 129 des Videoendoskops 127 weist eine abwinkelbare Spitze 131 auf, welche mittels einer innenliegenden Gelenkmechanik im Schaft 129 über die Bedienelemente 135 abwinkelbar ist (Figur 4).

Eine Gelenkmechanik des Schaftes 129 weist eine innenliegende proximal sei tige Gelenkmechanik 103 auf, welche eine Taumelscheibe 109 aus Edelstahl mit einem äußeren, integrierten Lenkring 111 aufweist. Der Lenkring 111 weist zehn durchgehenden Durchgangsbohrungen 113 auf. Innenliegend weist die Taumelscheibe 109 einen Hohlraum 110 auf. Durch den Hohlraum 110 der Taumelscheibe 109 ist entlang einer Längsmittelachse 143 eine Hauptwelle 120 mit einer proximalseitigen Kugelwelle 121 und einer distal seitigen Kugelwelle 123 durchgeführt (siehe Figur 2 und 3). Mittels eines nicht gezeigten Antriebes wird über die proximalseitige Kugelwelle 121 der Taumelscheibe 109 eine Schwenkbewegung aufgeprägt. Des Weiteren weist die Gelenkmechanik zehn Lenkdrähte 105 aus Nitinol auf, welche innenliegend im Bereich der abwinkelbaren Spitze 131 distalseitig befestigt und gespannt durch den Schaft 129 zum gegenüberliegenden proximal seitigen Ende des Schafts 129 zur proximalseitigen Gelenkmechanik 103 geführt sind.

Des Weiteren weist die Taumelscheibe 109 proximal sei tig des Lenkrings 111 eine Außenfläche 114 und am proximalen Ende eine umgreifende, verdickte Umlenkkontur 115 auf. Die Umlenkkontur 115 geht innenseitig um den Hohlraum 110 in eine Innenfläche 116 über. In der Innenfläche 116 ist eine Nut 117 mit einer in Figur 1 horizontal ausgerichteten Wand 118 und einer senkrechten, proximal seitigen Wand 125 angeordnet.

Proximal seitig sind die Lenkdrähte 105 gleichmäßig radial umlaufend verteilt durch jeweils eine Durchgangsbohrung 113 und weiter entlang der Außenfläche 114 in proximaler Richtung 145 um die Umlenkkontur 115 herum und dadurch entgegengesetzt in distaler Richtung zurückgeführt, wobei die so geführten proximalen Lenkdrahtabschnitte 106 endständig in proximale Lenkdrahtenden 107 übergehen, welche an der Wand 118 der Nut 117 anliegen und stumpf auf die senkrecht zur Wand 118 angeordnete proximal sei tige Wand 125 der Taumelscheibe 109 auftreffen. In die Nut 117 ist ein Sicherungsring 119 eingesetzt, wobei dieser mit seiner Außenoberfläche die proximalen Lenkdrahtenden 107 radial umlaufend zwischen seiner Außenoberfläche und der Wand 118 der Nut 117 einklemmt.

Zum Befestigen der Lenkdrähte 105 aus Nitinol an der Taumelscheibe 109 aufweisend Edelstahl werden in einem Verfahren 201 zum Montieren und/oder Befestigen von Lenkdrähten 105 folgende Arbeits schritte durchgeführt (Figur 6):

Die jeweiligen proximalen Lenkdrahtabschnitte 106 der Lenkdrähte 105 werden durch jeweils eine Durchgangsbohrung 113 des integrierten Lenkringes 111 der Taumelscheibe 109 durchgeführt, sodass die jeweils durchgeführten proximalen Lenkdrahtabschnitte 106 auf der proximalen Seite der Taumelscheibe 109 angeordnet sind (Schritt 203, Figur 6). Nachfolgend werden die durchgeführten Lenkdrahtabschnitte 106 entlang der Außenfläche 114 der Taumelscheibe 109 geführt (Schritt 205) und anschließend erfolgt ein Umlenken der Lenkdrahtabschnitte um die endständige, verdickte Umlenkkontur 115 (Schritt 207), sodass die in proximaler Richtung 145 geführten Lenkdrahtabschnitte 106 nach dem Umlenken mittels der Umlenkkontur 115 innenseitig um den Hohlraum 110 in entgegengesetzter Richtung entlang der Innenfläche 114 und der Wand 118 geführt werden und die proximalen Lenkdrahtenden 107 stumpf auf die proximal sei tige Wand 125 quer zur Längsmittelachse 143 auftreffen. Anschließend werden durch Einsetzen des Sicherungsrings 119 in die Nut 117 die proximalen Lenkdrahtenden 107 radial umlaufend zwischen der Außenseite des Sicherungsrings 119 und der Wand 119 eingeklemmt (Schritt 209), wodurch die Lenkdrähte 105 proximal seitig, kraftschlüssig und lagesicher an der Taumelscheibe 109 befestigt werden.

In einer nicht in Figur 2 gezeigten Alternative der Taumelscheibe 109 ist zusätzlich proximalseitig des integrierten Lenkringes 111 nachfolgend ein Außen-Sicherungsring auf die proximalseitigen Lenkdrahtabschnitte 106 aufgesetzt worden und somit ein Wiederholen 211 des Schrittes 209 erfolgt (Figur 6).

In einer weiteren Alternative sind erst die Schritte 203 bis 209 durchgeführt worden, wobei ein nicht gezeigter Außen-Sicherungsring gesetzt wurde, und anschließend erfolgt nach der Umlenkkontur 115 mit einem vollständigen Umlenken 207 in distaler Richtung ein Wiederholen 211 mit einem weiteren Führen der Lenkdrahtabschnitte 106 entlang der Innenfläche 114 und der Wand 118 in der Nut 117 (Schritt 207) und das Einklemmen der Lenkdrahtenden 107 in der Nut mittels des Sicherungsringes 119 (Schritt 209). Im Falle einer weiteren Alternative mit einem mehrteiligen Klemmelement können auch die Schritte 203 bis 209 jeweils nacheinander wiederholt werden (Schritt 211), sodass der jeweilige Lenkdraht 105 oder zwei oder mehrere Lenkdrähte 105, jedoch nicht alle zehn Lenkdrähte 105, durch die jeweils zugehörige Durchgangsbohrung 113 geführt (203), entlang der entsprechenden Oberfläche 116, 114 der Taumelscheibe 109 geführt (205), um die Umlenkkontur 115 umgelenkt (207) und dann durch Einklemmen der Lenkdrahtabschnitte 106 (Schritt 209) befestigt wird oder werden. Anschließend werden alle Schritte 203 bis 209 nacheinander für einen Lenkdraht 105 oder mehrere Lenkdrähte 105 der noch nicht durchgeführten Lenkdrähte 105 wiederholt (211, Figur 6).

In einer Alternative des medizinischen Instrumentes ist ein endoskopisches Instrument 301 als Endeffektor eines chirurgischen Roboters 341 ausgebildet. Der chirurgische Roboter 341 weist einen Standfuß 347 mit vier Roboterarmen auf, wobei in Figur 5 nur der Roboterarm 343 gezeigt ist, welcher das endoskopische Instrument 301 hält. Die in Figur 2 gezeigte, proximalseitige Gelenkmechanik 103 ist in einem Schaft 329 des endoskopischen Instruments 301 angeordnet, wobei das endoskopische Instrument 301 an seinem distalen Ende eine abwinkelbare Spitze 331 mit einem endständigen Maulwerkzeug 335 aufweist (das Maulwerkzeug 335 ist in Figur 5 nicht maßstabsgerecht dargestellt). Am proximalen Ende des Schafts 329 weist das endoskopische Instrument 301 eine Halteeinheit 333 auf, welche am Ende des Roboterarms 343 des chirurgischen Roboters 341 gehalten wird. Zwischen der Halteeinheit 333 des endoskopischen Instruments 301 und dem Ende des Roboterarms 343 ist zur Kopplung eine Schnittstelle 345 angeordnet, an welcher über einen in Figur 5 nicht gezeigten, innenliegenden Aktuator des chirurgischen Roboters 341 ein ebenfalls innenliegender proximaler Antrieb des endoskopischen Instrumentes 301 betätigt wird. Dadurch wird über die proximalseitige Kugelwelle 121 eine Schwenkbewegung der Taumelscheibe 109 aufgeprägt, wobei aufgrund der kraftschlüssigen Verbindung der Lenkdrähte 105 an der Taumelscheibe 109 und dem Spannungszustand der Lenkdrähte 105 die induzierte Schwenkbewegung auf die abwin- kelbare Spitze 331 in eine entsprechende Abwinkelungsbewegung übertragen wird.

Somit wird ein medizinisches Instrument 101 mit einem Videoendoskop 127 sowie ein chirurgischer Roboter 341 mit einem endoskopischen Instrument 301 bereitgestellt, bei denen durch kraftschlüssige Verbindung der proximalen Lenkdrahtenden 107 und Lenkdrahtabschnitte 106 der Lenkdrähte 105 mit der Taumelscheibe 109 eine stufenlose, homogene und flüssige Bewegung der jeweiligen abwinkelbaren Spitze 131, 331 bewirkt wird. In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Montieren und/oder Befestigen von Lenkelementen an einer räumlich verstellbaren Scheibe, wobei die räumlich verstellbare Scheibe zumindest teilweise einen innenliegenden Hohlraum, eine Außenfläche, eine Innenfläche und eine Umlenkkontur zum Umlenken der Lenkelemente aufweist, mit folgenden Schritten:

- Durchführen der Lenkelemente mit einem jeweiligen Lenkelementende durch ein jeweiliges Loch der räumlich verstellbaren Scheibe, sodass ein jeweiliger durchgeführter Abschnitt der Lenkelemente mit dem jeweiligen Lenkelementende an einer proximalen Seite der räumlich verstellbaren Scheibe angeordnet ist,

- Führen der durchgeführten Abschnitte der Lenkelemente zumindest teilweise entlang der Außenfläche, der Umlenkkontur und/oder der Innenfläche der räumlich verstellbaren Scheibe, und

- Einklemmen der durchgeführten Abschnitte (106) der Lenkelemente mittels mindestens eines Klemmelementes an der Außenfläche, der Umlenkkontur und/oder der Innenfläche der räumlich verstellbaren Scheibe, sodass die Lenkelemente kraftschlüssig an der räumlich verstellbaren Scheibe befestigt sind. Des Weiteren betrifft die Erfindung Lenkelemente, ein medizinisches Instrument und einen Roboter.

Bezugszeichenliste

101 Medizinisches Instrument

103 proximal sei tige Gelenkmechanik

105 Lenkdraht

106 proximaler Lenkdrahtabschnitt

107 proximales Lenkdrahtende

109 Taumelscheibe

110 Hohlraum

111 Lenkring

113 Durchgangsbohrung

114 Außenfläche Umlenkkontur

Innenfläche

Nut

Wand

Sicherungsring

Hauptwelle

Proximal sei tige Kugel welle

Distalseitige Kugel welle

Proximal seitige Wand

Videoendoskop

Schaft abwinkelbare Spitze

Handgriff

Bedienelemente

Versorgungsschlauch

Stecker

Längsmittelachse proximale Richtung

Verfahren zum Montieren und/oder Befestigen von Lenkdrähten

Durchführen von Lenkdrahtabschnitten

Führen von Lenkdrahtabschnitten entlang einer Oberfläche

Umlenken von Lenkdrahtabschnitten um die Umlenkkontur

Einklemmen der Lenkdrahtabschnitte

Wiederholen

Endoskopisches Instrument

Schaft abwinkelbare Spitze

Halteeinheit

Maulwerkzeug

Chirurgischer Roboter

Roboter arm

Schnittstelle

Standfuß