NL2000607C2

NL2000607C2 - Manipulator voor een instrument voor minimaal-invasieve chirurgie, alsmede een positioneerhulporgaan voor het plaatsen van een dergelijk instrument.

Info

Publication number: NL2000607C2
Application number: NL2000607A
Authority: NL
Inventors: Joris Jaspers
Original assignee: Academisch Medisch Ct Van De U
Priority date: 2007-04-24
Filing date: 2007-04-24
Publication date: 2008-10-28
Also published as: WO2008130235A3; WO2008130235A2; EP2139421A2; US9060792B2; US20100121347A1

Description

NL 47227-VB/mg

Manipulator voor een instrument voor minimaal-invasieve chirurgie, alsmede een positioneerhulporgaan voor het plaatsen van een dergelijk instrument.

De uitvinding heeft betrekking op een manipulator voor een instrument voor minimaal-invasieve chirurgie, welke aan een proximaal uiteinde een handvat heeft voor bediening van het instrument, en waarbij aan een distaai uiteinde het 5 instrument verwijderbaar geplaatst is, en waarbij tussen het proximale uiteinde en het distale uiteinde een parallello-gramconstructie is voorzien voor het waarborgen van een eenduidige standrelatie tussen het handvat en het instrument.

Een dergelijke manipulator is bekend uit de interna-10 tionale octrooiaanvrage WO 03/086219.

Met de uitvinding is beoogd een manipulator volgens de aanhef te verbeteren en daarmee voordelen te bereiken die uit het navolgende duidelijk zullen worden.

De manipulator volgens de uitvinding is gekenmerkt 15 door een of meer van de aangehechte conclusies.

In een eerste aspect van de uitvinding is de manipulator erdoor gekenmerkt dat de parallellogramconstructie gekoppeld is met een stangenstelsel voor standbesturing van de parallellogramconstructie, waarbij de stangen van het stan-20 genstelsel met de parallellogramconstructie en onderling door draaikoppelingen zijn verbonden.

Hiermee wordt bereikt dat de manipulator volgens de j uitvinding tijdens gebruik weinig wrijving ondervindt ten ge- j volge van de koppeling van de stangen van het stangenstelsel 25 met elkaar en met de parallellogramconstructie, zodat het bedienen van deze manipulator nauwkeurig kan plaatsvinden terwijl de gebruiker van de manipulator een adequate krachtte-rugkoppeling kan ervaren bij het gebruik ervan.

Het is voordelig dat het stangenstelsel voorzien is i 30 van ten minste een contragewicht.

Dit biedt het voordeel dat een effectieve gewichts-compensatie van zowel de parallellogramconstructie als van de relevante delen van het stangenstelsel kan worden verschaft, 2 hetgeen voor een adequate bediening van de manipulator wenselijk is.

Het is daarbij voordelig dat het stangenstelsel is voorzien van een contragewicht dat geïncorporeerd is in de 5 stangen van het stangenstelsel.

Dit biedt het voordeel dat het totale gewicht en daarmee ook het traagheidsmoment van de manipulator volgens de uitvinding zo laag mogelijk kan worden gehouden. Het is overigens ook mogelijk om in plaats van een contragewicht toe 10 te passen, het stangenstelsel te voorzien van compensatieve-ren.

In weer een ander aspect van de uitvinding is de manipulator voor een instrument voor minimaal-invasieve chirurgie dat voorzien is van een handvat aan een proximaal uitein-15 de, en een instrument aan een distaal uiteinde van de manipulator, en waarbij tussen het proximale uiteinde en het dista-le uiteinde een parallellogramconstructie is voorzien voor het waarborgen van een eenduidige standrelatie tussen het handvat en het instrument, erdoor gekenmerkt dat het handvat 20 een cardanische koppeling bezit met een arm van de parallellogramconstructie .

Door de toepassing van een dergelijke cardanische koppeling is een nauwkeurige en accurate bediening van de manipulator mogelijk doordat de bewegingen van het handvat 25 nauwkeurig kunnen worden overgebracht op het te bedienen instrument .

Effectief worden voor de bediening van het instrument bedieningskabels toegepast die daarbij bij voorkeur door de cardanische koppeling verlopen.

30 Teneinde de voordelen van de nauwkeurige bediening van het instrument met het handvat te waarborgen is de manipulator volgens de uitvinding er bij voorkeur door gekenmerkt dat iedere bedieningskabel geleid is over een bij die bedie-ningskabel horend omloopwiel welke een rotatieas bezit die 35 samenvalt met een cardanas, en dat ieder omloopwiel samenwerkt met twee aan weerzijden van het omloopwiel en nauwkeurig daarop aansluitende steunwielen die ieder in hoofdzaak dwars ten opzichte van het omloopwiel en evenwijdig aan el- 3 kaar zijn geplaatst.

In het voorgaande is de uitvoering van het instrument in het midden gelaten; het instrument, kan zodoende zowel een integraal onderdeel zijn van de manipulator volgens de 5 uitvinding, of losneembaar zijn uitgevoerd. Dit laatste is uit het oogpunt van het waarborgen van een eenvoudige steri-liseerbaarheid van het instrument de gebruikelijke uitvoering.

In een verder aspect van de uitvinding is voorzien 10 in een manipulator voor een instrument voor minimaal- invasieve chirurgie welke voorzien is van een houder voor een dergelijk losneembaar uitgevoerd instrument, waarbij dit instrument bedieningsflenzen bezit en de houder is uitgerust met veerklemmen die zijn ingericht om samen te werken met de 15 bedieningsflenzen. Hiermee kan eenvoudig voorzien worden in een herhaalde plaatsing van het instrument na de sterilisatie .

Het is overigens ook denkbaar om het instrument als disposable uit te voeren.

20 Teneinde de plaatsing van het als reusable of als disposable uitgevoerde instrument eenvoudig en nauwkeurig te laten verlopen wordt volgens de uitvinding tevens een positi-oneerhulporgaan voorgesteld, welke is voorzien van groeven waarin de bedieningsflenzen van het instrument op een vooraf 25 bepaalde positie ingesteld kunnen worden en welke groeven tevens zijn ingericht voor samenwerking met de veerklemmen van de houder voor het instrument, welke houder deel vormt van de manipulator.

De uitvoering van de houder is in het voorgaande 30 eveneens in het midden gelaten; deze kan zodoende zowel een integraal onderdeel vormen van de manipulator, of daarvan losneembaar zijn. Dit laatste geniet de voorkeur, aangezien de houder dan eenvoudig gesteriliseerd kan worden en een steriele barrière kan vormen tussen het instrument en de niet-35 steriele manipulator. Het is ook denkbaar om de houder als disposable uit te voeren.

De uitvinding zal in het navolgende verder worden toegelicht aan de hand van een de aangehechte octrooiconclu- 4 sies niet beperkend uitvoeringsvoorbeeld en onder verwijzing naar de tekening.

In de tekening tonen - fig. 1 en fig. 2 de manipulator volgens de uitvinding in 5 een zo ver mogelijk opwaarts gebrachte positie in respectievelijk een neutrale stand en een naar rechts verstelde stand; - fig. 3 en fig. 4 de manipulator volgens de uitvinding in een halverwege naar boven uitgeschoven positie in respec- 10 tievelijk een naar links en naar rechts verstelde stand; - fig. 5 en fig. 6 de manipulator volgens de uitvinding in een zover mogelijk naar beneden gestelde positie in een respectievelijk naar rechts en naar links verstelde stand; - fig. 7 in detail het handvat van de manipulator volgens de 15 uitvinding; - fig. 8 een aanzicht van de cardanische koppeling van het handvat; - fig. 9 een schematische weergave van bedieningskabels die door de cardanische koppeling van figuur 7 en 8 verlopen; 20 - fig. 10 een detailweergave van het in een houder van de ma nipulator geplaatste instrument; - fig. 11 het laatste stadium van plaatsing van een instrument in de houder van de manipulator onder gebruikmaking van een positioneerhulporgaan.

25 In de figuren gebruikte gelijke verwijzingscijfers verwijzen naar dezelfde onderdelen.

Verwijzend nu eerst naar figuur 1 welke een manipulator 1 voor een instrument 2 toont dat dient voor minimaal invasieve chirurgie/ is te zien dat aan een proximaal uitein-30 de 3 een handvat 11 is geplaatst dat dient voor bediening van het instrument 2. Dit instrument 2 bevindt zich aan een distaai uiteinde 4 dat is afgekeerd van het proximale uiteinde 3. Het instrument 2 kan uit de manipulator 1 uitgenomen worden en vervangen door een nieuw of ander instrument. Het in-35 strument is daarbij doorgaans als disposable uitgevoerd.

Figuur 1 toont verder dat tussen het proximale uiteinde 3 en het distale uiteinde 4 een parallellogramconstruc-tie 5 aanwezig is. Deze parallellogramconstructie 5 bezit 5 twee in hoofdzaak horizontaal (parallel) verlopende armen 6 en 7, waarbij de armen 6 en 7 onderling gekoppeld zijn door een houder 8 voor het instrument 2 aan het distale uiteinde 4 van de manipulator 1 en door een verticaal verlopende arm 9 5 waarvan een verlengd deel 10 uitmondt bij het proximale uiteinde 3 van de manipulator alwaar het handvat 11 is geplaatst. Door deze parallellogramconstructie 5 kan een eenduidige standrelatie tussen het handvat 11 en het instrument 2 worden gewaarborgd, zodat handvat 11 en instrument 2 de-10 zelfde oriëntatie behouden.

De parallellogramconstructie 5 is overeenkomstig de uitvinding verder gekoppeld met een stangenstelsel 12 voor standbesturing van de parallellogramconstructie 5, waarbij de stangen van het stangenstelsel 12 met de parallellogramcon-15 structie 5 en ook onderling door draaikoppelingen 13 zijn verbonden.

Het stangenstelsel 12 waarborgt dat de stand die de horizontale armen 6 en 7, de houder 8 en de verticale arm 9 j van de parallellogramconstructie 5 innemen, eenduidig bepaald \ 20 is doordat dit stangenstelsel 12 op een horizontaal verlopende met de vaste wal (=de wereld) verbonden basisarm 14 is ge- j monteerd. :

Op deze basisarm 14 zijn twee naast elkaar omhoog verlopende armsecties 15 en 16 geplaatst die onderling met 25 een koppelarm 17 zijn verbonden.

De armsecties 15 en 16 dragen op hun beurt de bedie-ningsarmen 18 en 19 die ieder met een horizontale arm 6 van de parallellogramconstructie 5 zijn gekoppeld en onderling zijn verbonden met de horizontaal verlopende koppelarm 20.

30 Het stangenstelsel 12 is voorts ter compensatie van het gewicht van de door bediening van het handvat 11 in beweging te brengen delen voorzien van een afzonderlijk contragewicht 21. Het contragewicht kan echter ook in het stangen- ! stelsel 12 geïncorporeerd zijn. j 35 Duidelijk zal zijn dat de basisarm 14 door lagering kan roteren rond een draagarm 22, en verder een vaste positie inneemt en dat de op de basisarm 14 gemonteerde rechtgelei-ding 23 voor de verlengde arm 10 die gekoppeld is met de pa- 6 rallellogramconstructie 5, erin voorziet dat de manipulator 1 in hoogte kan worden versteld. Deze hoogteverstelling kan zodoende eenvoudig worden uitgevoerd door bediening van het handvat 11.

5 In de figuren 1 en 2 is de manipulator 1 getoond in een zo hoog mogelijk uitgeschoven positie waarbij figuur 1 een neutrale middenstand toont en figuur 2 een stand waarin het handvat 11 naar links is gebracht en dientengevolge de parallellogramconstructie 5 naar rechts is bewogen.

10 Figuur 3 toont de situatie dat het handvat 11 naar beneden is gebracht zodanig dat de verlengde arm 10 halverwe- ! ge in de rechtgeleiding 23 steekt. In deze stand is het handvat 11 naar rechts gebracht en heeft het instrument 2 een overeenkomstige beweging ondergaan.

15 Figuur 4 toont de stand waarin het handvat 11 naar j links is gebracht en de houder 8 voor het instrument 2 een overeenkomstige beweging heeft uitgevoerd.

De figuren 5 en 6 tonen eveneens een handvat 11 dat naar links respectievelijk rechts is bewogen waarbij de bewe-20 gingen zijn uitgevoerd met een zo laag mogelijk gebrachte parallellogramconstructie 5. Hierbij bevindt zich de rechtgeleiding 23 bovenaan de verlengde arm 10 en direct onder de ondergelegen horizontale arm 7 van de parallellogramconstructie 5. i i 25 In figuur 7 is het handvat 11 in een detailweergave j t getoond waarbij het eveneens zichtbaar is dat het handvat 11 | een cardanische koppeling 24 bezit die aansluit op de ver- j lengde arm 10 die gekoppeld is met de parallellogramconstruc- i tie 5. j 30 Figuur 8 toont een perspectivische detailweergave van de cardanische koppeling 24 tezamen met enkele voor de bediening van het instrument 2 (zie de figuren 1-6) voorziene bedieningskabels 25 en 26. Door hantering van het handvat 11 · kunnen deze bedieningskabels 25 en 26 versteld worden voor 35 een overeenkomstige bediening van actuatordelen van het in- i strument 2. Bijvoorbeeld ingeval het instrument 2 voorzien is van een grijpbek die scharnierbaar op het instrument 2 is ge- ! monteerd kan verstelling van het handvat 11 naar een schuin- 7 stand ten opzichte van de verlengde arm 10, een overeenkomstige beweging van de scharnierbare grijpbek van het instrument 2 bewerkstelligen. Anderszins kan bediening van het be-dieningsorgaan 27 van het handvat 11 (zie figuur 7) leiden 5 tot een overeenkomstige sluit- of open-beweging van de grijpbek. De wijze waarop dit verder kan zijn uitgevoerd is voor de vakman geheel bekend zodat een nadere toelichting aan de hand van een figuurbeschrijving achterwege kan blijven.

Onder verwijzing naar figuur 9 zal nu een verder as-10 peet van de uitvinding worden toegelicht dat betrekking heeft op de constructie van de cardanische koppeling 24 en met name op het verloop van de bedieningskabels 25, 26 in deze carda- I

nische koppeling 24. !

Figuur 9 toont onder weglating van enkele voor de ; 15 toelichting niet relevante delen van de cardanische koppeling j 24 het verloop van de bedieningskabels 25, 26 in de cardanische koppeling 24.

Figuur 9 toont dat iedere bedieningskabel 25, 26 geleid is over een bij die bedieningskabel 25, 26 horend om-20 loopwiel 28, 29 welke een rotatieas 30 bezit die samenvalt met een cardanas van de cardanische koppeling 24.

Verder is getoond dat ieder omloopwiel 28, 29 samenwerkt met twee aan weerszijden van het omloopwiel 28, 29 en nauwkeurig daarop aansluitende steunwielen.

25 Ten aanzien van het omloopwiel 28 betreft dit de steunwielen 31 en 32 en ten aanzien van het omloopwiel 29 betreft dit de steunwielen 33 en 34.

Figuur 9 toont dat ieder van de steunwielen 31, 32, 33 en 34 dwars ten opzichte van het omloopwiel 28, 29 dat 30 daarbij hoort en ook evenwijdig aan elkaar zijn geplaatst.

Weer een ander aspect van de uitvinding zal in het navolgende verder worden toegelicht onder verwijzing naar de figuren 10 en 11.

Het betreft hier het aspect van de uitvinding dat de 35 manipulator voor een instrument voor minimaal-invasieve chirurgie waarbij het instrument is opgenomen in een houder 8 voor het bijvoorbeeld als disposable uitgevoerde instrument 2, en waarbij het instrument 2 bedieningsflenzen 35 bezit en i l t 8 de houder 8 is uitgerust met veerklemmen 36 die zijn ingericht om samen te werken met deze bedieningsflenzen 35. De bediening van het instrument 2 met deze bedieningsflenzen 35 is toegelicht in de eerder genoemde internationale octrooi-5 aanvrage WO 03/086219 waarvan de inhoud geacht wordt hierin geheel te zijn geïnsereerd en opgenomen. !

Voor het nauwkeurig en accuraat kunnen plaatsen van het instrument 2 wordt in een verder aspect van de uitvinding ! een positioneerhulporgaan 37 voorgesteld dat getoond is fi- ; 10 guur 11. j

Dit positioneerhulporgaan 37 voor het plaatsen van i een instrument 2 voor minimaal-invasieve chirurgie in een manipulator 1 voor een dergelijk instrument, is voorzien van groeven voor opname van de in figuur 10 getoonde bedienings-15 flenzen 35 van het instrument 2, zodat deze flenzen 35 op een vooraf bepaalde positie die overeenkomt met een geheel ge- i strekte en gesloten stand van het instrument 2 ingesteld kunnen worden, zodat het instrument 2 nauwkeurig in houder 8, en i j de flenzen 35 nauwkeurig in de veerklemmen 36 van de houder 8 j 20 kunnen worden geplaatst. :

De zojuist bedoelde groeven van het positioneerhulp- ! orgaan 37 zijn daarbij tevens behulpzaam voor het eenvoudig j

kunnen inlopen van deze flenzen in de veerklemmen 36 van de I

houder 8 voor het instrument 2. j 25 In de hiervoor gegeven beschrijving zijn enkele as- j pecten van de manipulator volgens de uitvinding beschreven en j toegelicht waarbij zij opgemerkt dat deze aspecten ook afzon- ! derlijk van elkaar en met evenveel effect kunnen worden toegepast. { 30 De hiervoor gegeven beschrijving en toelichting ! dient mitsdien slechts als verklaring van de aangehechte oc- j trooiconclusies te worden opgevat zonder deze octrooiconclu-sies noodzakelijk te beperken tot het specifiek gegeven uit-voeringsvoorbeeld. De beschermingsomvang die aan de uitvin-35 ding toekomt wordt derhalve uitsluitend bepaald door de aangehechte octrooiconclusies die in de meest omvattende zin i dienen te worden begrepen als de belichaming van hetgeen de uitvinders in het realiseren van de manipulator volgens de 9 uitvinding ten diepste heeft bewogen. Eventuele varianten die thans voorzienbaar zijn of eerst later zullen worden ontwikkeld en die beantwoorden aan het wezen van de uitvinding zoals blijkend uit de hiervoor gegeven beschrijving vallen der-5 halve onverkort onder de aangehechte octrooiconclusies.

i

Claims

1. Manipulator (1) voor een instrument (7) voor mi-nimaal-invasieve chirurgie, welke aan een proximaal uiteinde 5 (3) een handvat (11) heeft voor bediening van het instrument (2), en waarbij aan een distaai uiteinde (4) het instrument (2) verwijderbaar geplaatst is, en waarbij tussen het proxi-male uiteinde (3) en het distale uiteinde (4) een parallello-gramconstructie (5) is voorzien voor het waarborgen van een 10 eenduidige standrelatie tussen het handvat (11) en het instrument (2), met het kenmerk, dat de parallellogramconstruc-tie (5) gekoppeld is met een stangenstelsel (12) voor stand-besturing van de parallellogramconstructie (5), waarbij de stangen van het stangenstelsel (12) met de parallellogramcon-15 structie (5) en onderling door draaikoppelingen (13) zijn verbonden.

2. Manipulator (1) volgens conclusie 1, met het ken- i merk, dat het stangenstelsel (12) voorzien is van ten minste j een contragewicht (21) en/of compensatieveren. i

3. Manipulator (1) volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat het stangenstelsel (12) is voorzien van een con- j tragewicht dat geïncorporeerd is in de stangen van het stangenstelsel (12) .

4. Manipulator (1) voor een instrument voor mini- { 25 maal-invasieve chirurgie, volgens de aanhef van conclusie 1, j met het kenmerk, dat het handvat (11) een cardanische koppe- j ling (24) bezit met een arm (10) van de parallellogramcon- i structie (5). j

5. Manipulator (1) volgens conclusie 4, met het ken- j 30 merk, dat voor de bediening van het instrument (2) bedie- | ningskabels (25, 26) zijn voorzien die door de cardanische ; koppeling (24) verlopen. ]

6. Manipulator (1) volgens conclusie 5, met het ken- merk, dat iedere bedieningskabel (25, 26) geleid is over een j 35 bij die bedieningskabel horend omloopwiel (28, 29) welke een 1 rotatieas bezit die samenvalt met een cardanas, en dat ieder omloopwiel (28, 29) samenwerkt met twee aan weerzijden van het omloopwiel (28, 29) en nauwkeurig daarop aansluitende steunwielen (31, 32, 33, 34) die ieder in hoofdzaak dwars ten opzichte van het omloopwiel (28, 29) en evenwijdig aan elkaar zijn geplaatst.

7. Manipulator (1) voor een instrument voor mini- maal-invasieve chirurgie, welke voorzien is van een houder (8) voor het losneembaar uitgevoerd instrument, met het kenmerk, dat het instrument (2) bedieningsflenzen (35) bezit, en dat de houder (8) is uitgerust met veerklemmen (36) die 10 zijn ingericht om samen te werken met de bedieningsflenzen (35).

8. Manipulator (1) volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat de houder (8) losneembaar is.

9. Manipulator (1) volgens conclusie 7 of 8, met het 15 kenmerk, dat de houder (8) is uitgevoerd als disposable.

10. Manipulator (1) volgens een der conclusies 7-9, met het kenmerk, dat het instrument (2) is uitgevoerd als disposable.

11. Positioneerhulporgaan (37) voor het plaatsen van 20 een instrument (2) voor minimaal-invasieve chirurgie in een manipulator (1) voor een dergelijk instrument, met het kenmerk, dat deze is voorzien van groeven waarin bedieningsflenzen (35) van het instrument (2) op een vooraf bepaalde positie ingesteld kunnen worden, welke groeven tevens zijn inge-25 richt voor samenwerking met de veerklemmen (36) van de houder (8) van het instrument (2). i i i