DE102013222005A1

DE102013222005A1 - Manipulator for minimally invasive surgery

Info

Publication number: DE102013222005A1
Application number: DE201310222005
Authority: DE
Inventors: Arash Sanagoo
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2013-10-29
Filing date: 2013-10-29
Publication date: 2015-04-30
Anticipated expiration: 2033-10-30
Also published as: DE102013222005B4

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Manipulator für minimalinvasive Chirurgie, der einen ersten Instrumentenhalter und einen zweiten Instrumentenhalter aufweist, die jeweils durch eine erste Kinematik und eine zweite Kinematik so geführt werden, dass ein Instrumentenhalter in einem Pivotpunkt schwenkbar ist und der zweite Instrumentenhalter auf einem Kreis um den Pivotpunkt bewegbar ist.The invention relates to a manipulator for minimally invasive surgery, comprising a first instrument holder and a second instrument holder, which are each guided by a first kinematics and a second kinematics such that an instrument holder is pivotable in a pivot point and the second instrument holder on a circle around the Pivot point is movable.

Description

Die Erfindung betrifft einen Manipulator für minimalinvasive Chirurgie, der einen ersten Instrumentenhalter und einen zweiten Instrumentenhalter aufweist, die jeweils durch eine erste Kinematik und eine zweite Kinematik so geführt werden, dass ein Instrumentenhalter in einem Pivotpunkt schwenkbar ist und der zweite Instrumentenhalter auf einem Kreis um den Pivotpunkt bewegbar ist. The invention relates to a manipulator for minimally invasive surgery, comprising a first instrument holder and a second instrument holder, which are each guided by a first kinematics and a second kinematics such that an instrument holder is pivotable in a pivot point and the second instrument holder on a circle around the Pivot point is movable.

Bei der laparoskopischen Multi-Port-Chirurgie wird für das Endoskop und jedes Instrument ein getrennter Zugang angelegt. Die laparoskopische Single-Port Chirurgie bietet demgegenüber kosmetische Vorteile: Bei der sogenannten „Narbenfreien Chirurgie“ werden alle Instrumente durch einen einzigen Schnitt in den Bauchnabel geschoben. In laparoscopic multi-port surgery, a separate access is created for the endoscope and each instrument. On the other hand, laparoscopic single-port surgery offers cosmetic advantages: in so-called "scar-free surgery", all instruments are pushed through the belly into one single incision.

Die laparoskopische Multi-Port-Chirurgie wird heutzutage robotergestützt durchgeführt. Ein erfolgreicher Vertreter ist der DaVinci Manipulator von Intuitive Surgical. Dieser Roboter ist jedoch arbeitsraumtechnisch nicht dafür geeignet, eine Single-Port Operation durchzuführen. Laparoscopic multi-port surgery is now performed robotically. A successful representative is the DaVinci Manipulator by Intuitive Surgical. However, this robot is not technically suitable for performing a single-port operation.

Die Herausforderung besteht darin, mehrere Instrumente durch einen einzigen Zugang präzise zu manipulieren. Hierbei stellen sich die folgenden Aufgaben:

• Die Instrumente müssen in der Lage sein, die notwendigen Kräfte beim Schneiden und Ziehen des Gewebes auszuüben.
• Die Kollision zwischen den Instrumenten und den Manipulatoren muss vermieden werden.
• Die mechanische Pivotierung ist aus Sicherheitsgründen erwünscht.

The challenge is to precisely manipulate multiple instruments through a single access. This raises the following tasks:

• The instruments must be able to exert the necessary forces when cutting and pulling the fabric.
• The collision between the instruments and the manipulators must be avoided.
• Mechanical pivoting is desirable for safety reasons.

Diese Aufgaben werden gelöst durch den Manipulator für minimalinvasive Chirurgie nach Anspruch 1. Die abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Manipulators an. These objects are achieved by the manipulator for minimally invasive surgery according to claim 1. The dependent claims indicate advantageous developments of the manipulator according to the invention.

Erfindungsgemäß wird ein Manipulator für minimalinvasive Chirurgie angegeben, der einen ersten Instrumentenhalter und einen zweiten Instrumentenhalter aufweist. Vorzugsweise ist der Manipulator für die minimalinvasive Single-Port Chirurgie geeignet, also die Chirurgie durch nur eine Öffnung zum Bauchraum des Patienten. Der erste Instrumentenhalter erstreckt sich entlang einer im Folgenden als erste Instrumentenachse bezeichneten Längsachse. Der zweite Instrumentenhalter erstreckt sich entlang einer im Folgenden als zweite Instrumentenachse bezeichneten Längsachse. Die Instrumentenhalter sind vorzugsweise gerade ausgestaltet. Die Instrumentenhalter können grundsätzlich alle in der minimalinvasiven Chirurgie eingesetzten Instrumente führen oder derartige Instrumente sein. Insbesondere kann zumindest einer der Instrumentenhalter auch eine Kamera aufweisen um die Operation mit anderen Instrumenten zu beobachten. Sofern ein Instrument verwendet wird, das abwinkelbar ist, kann hier ein gerader länglicher Bereich des Instrumentes, z.B. zwischen einem Befestigungspunkt des Instrumentes an der unten beschriebenen Kinematik einerseits und dem unten beschriebenen Pivotpunkt andererseits für die Festlegung der Instrumentenachse herangezogen werden. Die Instrumentenachse verläuft in diesem Fall dann koaxial zu diesem geraden länglichen Bereich. According to the invention, a manipulator for minimally invasive surgery is specified, which has a first instrument holder and a second instrument holder. Preferably, the manipulator for minimally invasive single-port surgery is suitable, so the surgery through only one opening to the abdomen of the patient. The first instrument holder extends along a longitudinal axis, referred to below as the first instrument axis. The second instrument holder extends along a longitudinal axis, referred to below as a second instrument axis. The instrument holders are preferably straight. In principle, the instrument holders can carry all the instruments used in minimally invasive surgery or be such instruments. In particular, at least one of the instrument holders can also have a camera in order to observe the operation with other instruments. If an instrument is used which is angled, a straight elongated area of the instrument, e.g. between an attachment point of the instrument to the kinematics described below, on the one hand, and the pivot point described below, on the other hand, for determining the instrument axis. The instrument axis in this case then runs coaxially to this straight elongated area.

Der erfindungsgemäße Manipulator weist eine erste Kinematik auf, die den ersten Instrumentenhalter führt. Dabei ist der erste Instrumentenhalter so an der ersten Kinematik angeordnet und die erste Kinematik so ausgestaltet, dass die erste Instrumentenachse koaxial zu einer stets durch einen Pivotpunkt verlaufenden ersten Pivotachse verläuft und in diesem Pivotpunkt schwenkbar ist. Die erste Kinematik ist also vorzugsweise so ausgestaltet, dass sie die Bewegung eines vorgegebenen Punktes auf der ersten Instrumentenachse auf einer gedachten Kugeloberfläche führt, also die Bewegungsfreiheitsgerade dieses Punktes auf eine Kugeloberfläche beschränkt. Der Mittelpunkt dieser gedachten Kugeloberfläche ist dann der Pivotpunkt. Insbesondere kann also ein Befestigungspunkt des ersten Instrumentenhalters an der ersten Kinematik in seiner Bewegung auf eine gedachte Kugeloberfläche mit dem Pivotpunkt als Mittelpunkt beschränkt sein. The manipulator according to the invention has a first kinematics, which leads to the first instrument holder. In this case, the first instrument holder is arranged on the first kinematics and the first kinematics configured such that the first instrument axis is coaxial with a pivot axis always extending through a first pivot axis and is pivotable in this pivot point. The first kinematics is thus preferably designed such that it guides the movement of a predetermined point on the first instrument axis on an imaginary spherical surface, that is, limits the freedom of movement of this point to a spherical surface. The center of this imaginary sphere surface is then the pivot point. In particular, therefore, an attachment point of the first instrument holder to the first kinematics may be limited in its movement to an imaginary spherical surface with the pivot point as the center.

Erfindungsgemäß ist der zweite Instrumentenhalter so an der zweiten Kinematik angeordnet, dass die zweite Instrumentenachse parallel und um einen Abstand größer als Null beabstandet zu einer zweiten Pivotachse verläuft, die stets durch den besagten Pivotpunkt verläuft, wobei die besagte zweite Pivotachse in dem Pivotpunkt schwenkbar ist. According to the invention, the second instrument holder is arranged on the second kinematics such that the second instrument axis extends parallel to and spaced by a distance greater than zero from a second pivot axis which always runs through said pivot point, said second pivot axis being pivotable in the pivot point.

Alternativ formuliert weist also der erfindungsgemäße Manipulator eine erste Kinematik auf, die so ausgestaltet ist, dass sie eine erste Pivotachse so führt, dass diese stets einen Pivotpunkt durchläuft und in diesem Pivotpunkt schwenkbar ist, sowie eine zweite Kinematik, die so ausgestaltet ist, dass sie eine zweite Pivotachse so führt, dass diese stets den besagten Pivotpunkt durchläuft und in diesem Pivotpunkt schwenkbar ist, wobei der erste Instrumentenhalter mit zur ersten Pivotachse koaxialer erster Instrumentenachse an der ersten Kinematik angeordnet ist, und wobei der zweite Instrumentenhalter an der zweiten Kinematik mit zur zweiten Pivotachse parallelen und zur zweiten Pivotachse um einen ersten Abstand größer als Null beabstandeter zweiter Instrumentenachse angeordnet ist. Alternatively, the manipulator according to the invention thus has a first kinematics which is configured such that it guides a first pivot axis such that it always passes through a pivot point and can be pivoted in this pivot point, as well as a second kinematics that is designed such that it a second pivot axis so that it always passes through the said pivot point and is pivotable in this pivot point, wherein the first instrument holder is arranged with the first pivot axis coaxial first instrument axis on the first kinematics, and wherein the second instrument holder on the second kinematics with the second Pivotachse parallel and the second Pivotachse by a first distance greater than zero spaced second instrument axis is arranged.

Erfindungsgemäß wird also durch die erste Kinematik der erste Instrumentenhalter im Pivotpunkt um diesen schwenkbar fixiert. Der zweite Instrumentenhalter wird hingegen parallel zu und beabstandet von einer als zweite Pivotachse bezeichneten Geraden geführt, wobei diese zweite Pivotachse durch die zweite Kinematik im Pivotpunkt fixiert wird und um diesen schwenkbar ist. Es sei darauf hingewiesen, dass als Achse hier soweit nicht anders gesagt geometrische Geraden im mathematischen Sinn angesprochen werden, die jedoch als solche keine bauliche Komponente des Manipulators sind. Sie dienen hier lediglich zur Definition der Anordnung der Gelenke und Instrumentenhalter. According to the first kinematics of the first instrument holder is thus in the pivot point fixed to this pivotally. By contrast, the second instrument holder is guided parallel to and at a distance from a straight line designated as a second pivot axis, wherein this second pivot axis is fixed by the second kinematics in the pivot point and can be pivoted about the latter. It should be pointed out that geometric axes in the mathematical sense are not referred to as axes here, unless they are structural components of the manipulator. They serve only to define the arrangement of the joints and instrument holder.

Die erfindungsgemäße Anordnung bewirkt, dass der erste Instrumentenhalter im Pivotpunkt fixiert ist, während der zweite Instrumentenhalter sich im Bereich einer Öffnung, in deren Öffnungsfläche der Pivotpunkt liegt, auf einem Kreis um den Pivotpunkt bewegt. Bevorzugterweise ist der Pivotpunkt der Mittelpunkt dieses Kreises. Dieser Kreis soll hier im Folgenden als Pivotkreis angesprochen werden. Die besagte Öffnung kann beispielsweise eine Öffnung im Bauchraum eines Patienten sein, durch welche die minimalinvasive Chirurgie durchgeführt wird. The inventive arrangement causes the first instrument holder is fixed in the pivot point, while the second instrument holder moves in the region of an opening in the opening area of the pivot point, moves on a circle around the pivot point. Preferably, the pivot point is the center of this circle. This circle will be referred to below as a pivot circle. The said opening may for example be an opening in the abdominal area of a patient through which the minimally invasive surgery is performed.

Da der erste Instrumentenhalter im Bereich in der Öffnung stets den Pivotkreis schneidet während der zweite Instrumentenhalter stets den Pivotkreis schneidet, kann durch die erfindungsgemäße Konstruktion ausgeschlossen werden, dass der erste Instrumentenhalter mit dem zweiten Instrumentenhalter im Bereich der Öffnung kollidiert. Auf diese Weise wird es für einen Operateur möglich, den ersten Instrumentenhalter und den zweiten Instrumentenhalter während einer Operation zu bewegen ohne dass sich die Instrumentenhalter dabei gegenseitig behindern. Since the first instrument holder always cuts the pivot circle in the region in the opening while the second instrument holder always cuts the pivot circle, it can be ruled out by the construction according to the invention that the first instrument holder collides with the second instrument holder in the region of the opening. In this way it becomes possible for a surgeon to move the first instrument holder and the second instrument holder during an operation without the instrument holder interfere with each other.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann der erfindungsgemäße Manipulator zumindest einen weiteren Instrumentenhalter aufweisen, der sich entlang einer als weitere Instrumentenachse bezeichneten Längsachse erstreckt. In diesem Fall weist der erfindungsgemäße Manipulator vorzugsweise außerdem zumindest eine weitere Kinematik auf, wobei der jeweilige weitere Instrumentenhalter so an der entsprechenden weiteren Kinematik angeordnet ist, dass die weitere Instrumentenachse parallel und um einen weiteren Abstand größer als Null beabstandet zu einer stets durch den besagten Pivotpunkt verlaufenden weiteren Pivotachse verläuft, die in dem Pivotpunkt schwenkbar ist. Dabei ist der besagte weitere Abstand vorzugsweise unterschiedlich zu jenem Abstand, um welchen die zweite Instrumentenachse von der zweiten Pivotachse beabstandet ist. In an advantageous embodiment, the manipulator according to the invention can have at least one further instrument holder, which extends along a longitudinal axis designated as a further instrument axis. In this case, the manipulator according to the invention preferably further comprises at least one further kinematics, wherein the respective further instrument holder is arranged on the corresponding further kinematics, that the further instrument axis parallel and spaced by a further distance greater than zero to always through said pivot point extending further pivot axis, which is pivotable in the pivot point. In this case, the said further distance is preferably different from the distance by which the second instrument axis is spaced from the second pivot axis.

Alternativ formuliert weist also in dieser Ausgestaltung der erfindungsgemäße Manipulator zumindest einen weiteren Instrumentenhalter auf, der sich entlang einer als weitere Instrumentenachse bezeichneten Längsachse erstreckt, sowie zumindest eine weitere Kinematik, die so ausgestaltet ist, dass sie eine weitere Pivotachse so führt, dass diese den besagten Pivotpunkt durchläuft und um den Pivotpunkt schwenkbar ist, wobei der zumindest eine weitere Instrumentenhalter an der zumindest einen weiteren Kinematik mit zur weiteren Pivotachse paralleler und zur weiteren Pivotachse um einen weiteren Abstand größer als Null beabstandeter weiteren Instrumentenachse angeordnet ist. Auch hier ist der weitere Abstand vorzugsweise unterschiedlich zu jenem Abstand, um welchen die zweite Instrumentenachse von der zweiten Pivotachse beabstandet ist. Alternatively, in this embodiment, the manipulator according to the invention has at least one further instrument holder, which extends along a longitudinal axis designated as a further instrument axis, and at least one further kinematics, which is designed such that it guides a further pivot axis such that it guides said axis Pivotpunkt runs through and is pivotable about the pivot point, wherein the at least one further instrument holder is arranged on the at least one further kinematics with the Pivotachse parallel to the other Pivotachse and a further distance greater than zero spaced further instrument axis. Again, the further distance is preferably different from the distance by which the second instrument axis is spaced from the second pivot axis.

In dieser Ausgestaltung bewegt sich also auch der weitere Instrumentenhalter auf einem Pivotkreis, der bevorzugt konzentrisch zum Pivotpunkt und zum Pivotkreis des zweiten Instrumentenhalters ist, aber besonders bevorzugt einen anderen Radius als dieser aufweist. Auf diese Weise können mehr als zwei Instrumente bei einer Operation verwendet werden, die im Bereich der Öffnung nicht miteinander kollidieren. In this embodiment, therefore, the other instrument holder moves on a pivot circle, which is preferably concentric with the pivot point and the pivot circle of the second instrument holder, but particularly preferably has a different radius than this. In this way, more than two instruments can be used in an operation that does not collide with each other in the area of the opening.

Bevorzugterweise sind die Kinematiken an einer Trägerstruktur angeordnet. Besonders bevorzugt ist der Pivotpunkt gegenüber dieser Trägerstruktur fest. Da bei einer Operation der Pivotpunkt durch die Öffnung im Körper des Patienten festgelegt wird, ist im Normalfall auch diese Trägerstruktur fest gegenüber dieser Öffnung bzw. dem Körper des Patienten. Vorteilhafterweise kann die Trägerstruktur im Operationssaal befestigt sein oder befestigbar sein. Preferably, the kinematics are arranged on a support structure. Particularly preferably, the pivot point is fixed relative to this support structure. Since in an operation, the pivot point is determined by the opening in the body of the patient, this support structure is normally fixed to this opening or the body of the patient. Advantageously, the support structure may be fixed in the operating room or be fastened.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weisen eine oder alle der besagten Kinematiken zumindest einen Arm auf, der seinerseits zwei über ein einachsiges Zwischengelenk verbundene Schenkel aufweist. Hierbei ist jeweils einer der Schenkel an seiner dem besagten Zwischengelenk abgewandten Seite mit dem entsprechenden Instrumentenhalter verbunden, während der jeweils andere Schenkel an seiner dem Zwischengelenk abgewandten Seite mit der Trägerstruktur verbunden ist. Bevorzugterweise ist der entsprechende Schenkel mit der Trägerstruktur über ein Haltegelenk verbunden. In an advantageous embodiment of the invention, one or all of said kinematics at least one arm, which in turn has two legs connected via a single-axis intermediate joint. In this case, one of the legs is in each case connected to the corresponding instrument holder on its side facing away from said intermediate joint, while the respective other leg is connected to the support structure on its side facing away from the intermediate joint. Preferably, the corresponding leg is connected to the support structure via a support joint.

Das besagte Zwischengelenk ist jeweils um eine Drehachse, die hier als Zwischengelenkachse bezeichnet werden soll, drehbar. Bevorzugt verläuft diese Zwischengelenkachse bei allen Kinematiken durch den Pivotpunkt. The said intermediate joint is in each case rotatable about an axis of rotation, which is to be referred to here as an intermediate joint axis. Preferably, this intermediate joint axis extends through the pivot point in all kinematics.

Das besagte Haltegelenk ist bevorzugt ebenfalls ein einachsiges Gelenk, das um eine im Folgenden als Haltegelenkachse bezeichnete Drehachse drehbar ist. Bevorzugterweise verläuft auch diese Haltegelenkachse für jede der Kinematiken durch den Pivotpunkt. Said holding joint is preferably also a single-axis joint, which is rotatable about an axis of rotation hereinafter referred to as a support joint axis. Preferably, this hinge axis for each of the kinematics passes through the pivot point.

Bevorzugterweise sind eine oder alle der besagten Kinematiken als Doppelarmstruktur ausgestaltet. Das bedeutet, dass eine oder alle der besagten Kinematiken zwei der oben beschriebenen Arme aufweisen, wobei die Haltegelenkachsen beider der besagten Arme der jeweiligen Kinematik koaxial zueinander liegen. Beide entsprechenden Schenkel der jeweiligen Kinematik sind an ihrer dem Zwischengelenk abgewandten Seite mit dem gleichen Instrumentenhalter verbunden. Dieser wird durch die beiden Arme der entsprechenden Kinematik, wie oben beschrieben, geführt. Preferably, one or all of the said kinematics are designed as a double arm structure. This means that one or all of the said kinematics have two of the arms described above, wherein the support joint axes of both said arms of the respective kinematics are coaxial with each other. Both corresponding legs of the respective kinematics are connected at their side facing away from the intermediate joint with the same instrument holder. This is guided by the two arms of the corresponding kinematics, as described above.

Bevorzugterweise erstrecken sich die genannten Schenkel der Arme in den entsprechenden Kinematiken länglich, sie sind also in einer als Längsrichtung angesehenen Richtung größer ausgedehnt als in den anderen Richtungen. Preferably, said legs of the arms extend longitudinally in the respective kinematics, so they are expanded in a direction considered as a longitudinal direction greater than in the other directions.

Bevorzugterweise sind die Schenkel so gebogen, dass die Drehachsen ihrer Gelenke in einem solchen Winkel zueinander stehen, dass sich die Drehachsen im Pivotpunkt schneiden, wobei besonders bevorzugt die Schenkel in ihrer Längsrichtung kreisbogenförmig verlaufen mit dem Pivotpunkt als Mittelpunkt. Die besagten Gelenke, deren Drehachsen sich im Pivotpunkt schneiden, können hier die Haltegelenke, die Zwischengelenke, sowie Gelenke sein, über welche der entsprechende Instrumentenhalter an der entsprechenden Kinematik angeordnet ist. Preferably, the legs are bent so that the axes of rotation of their joints are at an angle to each other, that the axes of rotation intersect at the pivot point, more preferably the legs extend in a longitudinal arc-shaped with the pivot point as the center. Said joints whose axes of rotation intersect at the pivot point can here be the holding joints, the intermediate joints, as well as joints, via which the corresponding instrument holder is arranged on the corresponding kinematics.

Die entsprechende Pivotachse verläuft in dieser Ausführungsform vorzugsweise durch einen Endbereich jenes Schenkels des entsprechenden Armes, der nicht am Haltegelenk angeordnet ist. Das Haltegelenk und die Pivotachse befinden sich also an entgegengesetzten Seiten bzw. Enden des entsprechenden Armes. Die Pivotachse wird durch den entsprechenden Schenkel vorzugsweise so geführt, dass sie durch den Pivotpunkt verläuft. The corresponding pivot axis in this embodiment preferably extends through an end region of the leg of the corresponding arm which is not arranged on the support joint. The holding joint and the pivot axis are therefore located on opposite sides or ends of the corresponding arm. The pivot axis is preferably guided by the corresponding leg so that it passes through the pivot point.

Besonders bevorzugt sind die Haltegelenkachsen aller Kinematiken koaxial zueinander. Bevorzugterweise weist zumindest einer der Arme, besonders bevorzugt alle der Arme, jeweils einen Antrieb auf, mit dem eine Drehung des am Haltegelenk angeordneten Schenkels um das Haltegelenk und damit um die Haltegelenkachse aktuierbar ist. Particularly preferably, the support joint axes of all kinematics are coaxial with each other. Preferably, at least one of the arms, particularly preferably all of the arms, each have a drive, with which a rotation of the leg arranged on the support joint can be actuated about the support joint and thus about the support joint axis.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist außerdem zumindest einer der Arme oder alle der Arme jeweils einen Antrieb auf, mit dem eine Drehung der Schenkel dieses Armes um die entsprechende Zwischengelenkachse dieses Armes aktuierbar ist. In a particularly preferred embodiment of the invention, at least one of the arms or all of the arms also each have a drive with which a rotation of the legs of this arm can be actuated about the corresponding intermediate joint axis of this arm.

In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung können eine oder alle der Kinematiken eine um den Pivotpunkt kreisförmig gebogene Führung aufweisen, sowie für jede der Führungen zumindest eine Haltung, die entlang der entsprechenden Führung um den Pivotpunkt verschiebbar ist. Vorzugsweise ist die entsprechende Führung länglich ausgestaltet, und die entsprechende Halterung ist entlang der Längsrichtung der Führung verschiebbar und wird durch die Führung in ihrer Bewegung auf diese Längsrichtung beschränkt. Hierbei beschreibt die Längsrichtung einen Kreisbogen um den Pivotpunkt. In an alternative embodiment of the invention, one or all of the kinematics may comprise a guide curved in a circular manner about the pivot point, and at least one posture which is displaceable about the pivot point along the corresponding guide for each of the guides. Preferably, the corresponding guide is designed to be elongate, and the corresponding holder is displaceable along the longitudinal direction of the guide and is limited by the guide in its movement in this longitudinal direction. Here, the longitudinal direction describes a circular arc around the pivot point.

Vorzugsweise ist die entsprechende Führung über ein einachsiges Gelenk an einer Tragestruktur angeordnet, die gegenüber dem Pivotpunkt fest ist. Die Tragestruktur kann die oben beschriebene Tragestruktur sein. Bevorzugterweise ist die jeweilige Führung mit der Tragestruktur über ein einachsiges Gelenk verbunden, dessen Gelenkachse durch den Pivotpunkt verläuft. Preferably, the corresponding guide is arranged via a uniaxial joint on a support structure which is fixed relative to the pivot point. The support structure may be the support structure described above. Preferably, the respective guide is connected to the support structure via a uniaxial joint whose articulation axis extends through the pivot point.

In einer weiteren alternativen Ausgestaltung der Erfindung können eine oder alle der Kinematiken als Doppelparallelogramm ausgestaltet sein. Hierbei weist die entsprechende Kinematik jeweils einen ersten und einen zweiten Schenkel auf, der mit einer Tragestruktur verbunden ist, gegenüber welcher der Pivotpunkt fest ist. Die Tragestruktur kann die oben beschriebene Tragestruktur sein. In a further alternative embodiment of the invention, one or all of the kinematics can be configured as a double parallelogram. In this case, the corresponding kinematics each have a first and a second leg, which is connected to a support structure against which the pivot point is fixed. The support structure may be the support structure described above.

Darüber hinaus weist jede Kinematik jeweils einen dritten und einen vierten Schenkel auf. Es ist hierbei der dritte Schenkel mit dem ersten Schenkel an dessen der Tragestruktur abgewandten Ende über ein Zwischengelenk verbunden. Der vierte Schenkel ist mit dem zweiten Schenkel an dessen der Tragestruktur abgewandten Ende über ein weiteres Zwischengelenk verbunden. Der zweite Schenkel ist mit dem dritten Schenkel über ein Gelenk verbunden, das von den beiden Zwischengelenken beabstandet ist. Darüber hinaus sind der dritte und der vierte Schenkel an ihren den entsprechenden Zwischengelenken abgewandten Enden über einen fünften Schenkel verbunden, wobei die Längsachse des fünften Schenkels koaxial zur Pivotachse liegt. Auch in dieser Ausgestaltung kann ein Instrumentenhalter, der koaxial zur Pivotachse liegt, im Pivotpunkt fixiert werden, und um den Pivotpunkt geschwenkt werden. Darüber hinaus kann ein Instrumentenhalter, dessen Instrumentenachse parallel liegt zur entsprechenden Pivotachse, wie oben beschrieben in einem Pivotkreis geführt werden. In addition, each kinematics each have a third and a fourth leg. In this case, the third limb is connected to the first limb at its end remote from the support structure via an intermediate joint. The fourth leg is connected to the second leg at its end facing away from the support structure via another intermediate joint. The second leg is connected to the third leg via a hinge, which is spaced from the two intermediate joints. In addition, the third and the fourth leg are connected at their respective intermediate joints opposite ends via a fifth leg, wherein the longitudinal axis of the fifth leg is coaxial with the pivot axis. Also in this embodiment, an instrument holder coaxial with the pivot axis can be fixed in the pivot point, and pivoted about the pivot point. In addition, an instrument holder whose instrument axis is parallel to the corresponding Pivotachse, as described above in a Pivotkreis be performed.

Bevorzugterweise ist der erste und der zweite Schenkel mit der Tragestruktur über ein um eine Haltegelenkachse drehbares Haltegelenk verbunden. Bevorzugterweise liegen die Haltegelenkachsen aller Haltegelenke in allen Ausführungsformen der Erfindung koaxial zueinander. Preferably, the first and the second leg is connected to the support structure via a support joint rotatable about a support joint axis. Preferably, the Haltegelenkachsen all holding joints are coaxial with each other in all embodiments of the invention.

In allen Ausgestaltungen der Erfindung kann die Kinematik vorteilhafterweise zumindest ein Antriebselement aufweisen, mit dem jeweils eines der Haltegelenke oder die Haltegelenke jeweils einer Kinematik um die Haltegelenkachse drehbar ist. Optional kann hierbei die entsprechende Kinematik über den entsprechenden Antrieb an der Trägerstruktur angeordnet sein, so dass von zwei gegeneinander angetriebenen Teilen des Antriebs ein Teil mit der entsprechenden Kinematik und ein Teil mit der Trägerstruktur fest verbunden ist. Bevorzugt kann für jede Kinematik ein derartiger Antrieb vorgesehen sein. In all embodiments of the invention, the kinematics may advantageously comprise at least one drive element, with each one of the Holding joints or the holding joints each of a kinematics about the support joint axis is rotatable. Optionally, in this case, the corresponding kinematics can be arranged on the carrier structure via the corresponding drive, so that one part with the corresponding kinematics and one part with the carrier structure are fixedly connected by two mutually driven parts of the drive. Preferably, such a drive can be provided for each kinematics.

Dabei können vorteilhafterweise die Kinematiken über zumindest eine Kupplung mit dem Antrieb verbunden sein. Die Kupplungen können es ermöglichen, dass die Kinematiken vom Antrieb auf einfache Weise trennbar sind. Auf diese Weise kann im Operationsumfeld eine gute Sterilisierbarkeit erreicht werden, da nur die Kinematiken und Instrumente sterilisiert werden müssen, während der Antrieb abseits des sterilen Bereichs untergebracht sein kann. In this case, the kinematics may advantageously be connected to the drive via at least one coupling. The couplings may allow the kinematics to be easily separable from the drive. In this way, a good sterilization can be achieved in the surgical environment, since only the kinematics and instruments must be sterilized, while the drive can be located away from the sterile area.

Die Kupplung kann optional so ausgestaltet sein, dass sie alle Kinematiken mit dem entsprechenden, sie antreibenden Antrieb verbindet. Es kann dann der gesamte Aufbau mit allen Kinematiken und Instrumentenhaltern in einem Schritt von den Antrieben getrennt werden. The clutch may optionally be configured to connect all kinematics to the corresponding drive driving them. It can then be the entire structure with all kinematics and instrument holders in one step separated from the drives.

Um den getrennten Antrieb von koaxialen Haltegelenken zu ermöglichen, können die Haltegelenke an ineinander koaxial verlaufenden Zylindern angeordnet sein, wobei die Zylinder jeweils von einem eigenen Antrieb angetrieben werden. Dabei können vorteilhaft jene der Antriebseinheit am nächsten liegenden Halteelemente durch Zylinder angetrieben werden, die jene Zylinder umgeben, mittels welcher weiter entfernt liegende Haltelemente angetrieben werden. Hierdurch können die Zylinder mit dem jeweiligen Haltegelenk auf einfache Weise verbunden werden, ohne von sich weiter erstreckenden Zylindern umgeben zu sein. In order to enable the separate drive of coaxial holding joints, the holding joints can be arranged on mutually coaxial cylinders, wherein the cylinders are each driven by a separate drive. In this case, those of the drive unit closest to the holding elements can advantageously be driven by cylinders surrounding those cylinders, by means of which holding elements located farther away are driven. As a result, the cylinders can be connected to the respective support joint in a simple manner, without being surrounded by further extending cylinders.

Im Folgenden soll die Erfindung anhand einiger Figuren beispielhaft erläutert werden. Gleiche Bezugszeichen kennzeichnen dabei gleiche oder entsprechende Merkmale. Die in den Beispielen beschriebenen Merkmale können auch unter den Beispielen kombiniert werden und unabhängig vom konkreten Beispiel realisiert sein. In the following, the invention will be explained by way of example with reference to some figures. The same reference numerals designate the same or corresponding features. The features described in the examples can also be combined under the examples and be realized independently of the specific example.

Es zeigt It shows

1A und 1B zwei Instrumentenhalter in unterschiedlicher Lage in einer Öffnung 1A and 1B two instrument holders in different positions in an opening

2 einen Pivotpunkt und zwei Pivotkreise, 2 a pivot point and two pivot circles,

3 eine erste Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Manipulators, 3 a first embodiment of a manipulator according to the invention,

4 eine weitere Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Manipulators, 4 a further embodiment of a manipulator according to the invention,

5 eine weitere Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Manipulators, 5 a further embodiment of a manipulator according to the invention,

6 eine weitere Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Manipulators, 6 a further embodiment of a manipulator according to the invention,

7 ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Manipulators mit einem Antrieb, 7 an example of a manipulator according to the invention with a drive,

8 eine alternative Anordnung der Kinematiken des in 7 gezeigten Manipulators, 8th an alternative arrangement of the kinematics of in 7 shown manipulator,

9 verschiedene Verhältnisse von Schenkellängen eines Armes einer Kinematik, 9 different ratios of leg lengths of an arm of a kinematics,

10 eine Darstellung der Abhängigkeit des Instrumentenwinkels vom Motorenwinkel, 10 a representation of the dependence of the instrument angle on the engine angle,

11 eine mögliche Anordnung zur Übertragung von Drehmomenten von Antriebselementen auf Haltegelenke. und 11 a possible arrangement for transmitting torques of drive elements on holding joints. and

12 eine mögliche Ausgestaltung der Erfindung mit Vorrichtungen zur Befestigung von Lasern zur Positionierung des Manipulators. 12 a possible embodiment of the invention with devices for attaching lasers for positioning the manipulator.

Die 1A und 1B zeigen ausschnittsweise zwei Instrumentenhalter 1a und 1b oder Instrumente 1a und 1b, die durch eine Öffnung 2 in einem Gewebe 3, beispielsweise einer Bauchdecke 3, hindurch treten. Die Instrumentenhalter 1a und 1b sind länglich und gerade ausgebildet. Der erste Instrumentenhalter 1a erstreckt sich entlang einer Instrumentenachse 6a, die koaxial liegt zu einer Pivotachse 5a. Die Pivotachse 5a und damit auch die Instrumentenachse 6a durchlaufen einen Pivotpunkt 4 in einer Öffnungsfläche der Öffnung 2. Der zweite Instrumentenhalter 1b verläuft entlang seiner Instrumentenachse 6b. Diese verläuft parallel zu einer zweiten Pivotachse 5b, die durch den Pivotpunkt 4 verläuft, und ist von dieser um einen ersten Abstand beabstandet. Der Abstand zwischen der zweiten Pivotachse 5b und der zweiten Instrumentenachse 6b wird durch eine in dieser Figur nicht gezeigte Kinematik fixiert, an welcher das zweite Instrumente 1b angeordnet ist und durch welche dieses Instrument 1b geführt wird. The 1A and 1B show part of two instrument holder 1a and 1b or instruments 1a and 1b passing through an opening 2 in a tissue 3 for example, an abdominal wall 3 to step through. The instrument holder 1a and 1b are elongated and straight. The first instrument holder 1a extends along an instrument axis 6a coaxial with a pivot axis 5a , The pivot axis 5a and thus also the instrument axis 6a go through a pivot point 4 in an opening area of the opening 2 , The second instrument holder 1b runs along its instrument axis 6b , This runs parallel to a second pivot axis 5b passing through the pivot point 4 runs, and is spaced from this by a first distance. The distance between the second pivot axis 5b and the second instrument axis 6b is fixed by a kinematics not shown in this figure, on which the second instruments 1b is arranged and through which this instrument 1b to be led.

1A zeigt die erfindungsgemäße Anordnung der Instrumentenhalter 1a und 1b in einer ersten Position und 1B zeigt die Instrumentenhalter 1a und 1b in einer zweiten Position. Die jeweils unten gezeigten Teilfiguren zeigen einen Schnitt A-A der jeweils oben gezeigten Teilfiguren in der Ebene der Öffnung 2. Es ist zu erkennen, dass die Instrumentenhalter 1a und 1b in beiden gezeigten Positionen der 1A und 1B und allgemein in jeder anderen Position so verlaufen, dass die Instrumentenachse 6a des ersten Instrumentenhalters 1a axial zur ersten Pivotachse 5a liegt, die durch den Pivotpunkt 4 verläuft, und dass die Instrumentenachse 6b in jeder Position parallel zur zweiten Pivotachse 5b verläuft, die den Pivotpunkt 4 schneidet, und zu dieser um den ersten Abstand beabstandet ist, der vorzugsweise konstant ist. 1A shows the inventive arrangement of the instrument holder 1a and 1b in a first position and 1B shows the instrument holder 1a and 1b in a second position. The sub-figures shown below each show a section AA of each of the sub-figures shown above in the plane of the opening 2 , It can be seen that the instrument holder 1a and 1b in both positions shown the 1A and 1B and generally in everyone other position so that the instrument axis 6a of the first instrument holder 1a axially to the first pivot axis 5a that lies by the pivot point 4 runs, and that the instrument axis 6b in any position parallel to the second pivot axis 5b runs, which is the pivot point 4 and spaced therefrom by the first distance, which is preferably constant.

In den jeweils unteren Teilfiguren der 1A und 1B ist zu erkennen, dass die beschriebene Führung der Instrumentenhalter 1a und 1b durch die entsprechende Kinematik dazu führt, dass das erste Instrument 1a die Öffnung 2 stets im Pivotpunkt durchtritt, wobei der Pivotpunkt 4 gegenüber der Öffnung 2 und dem umgebenen Gewebe 3 fest ist. Durch diese Fixierung des Pivotpunktes 4 kann eine Verletzung des Gewebes 3 während der Operation verhindert werden. Es ist in den unteren Teilbereichen außerdem zu erkennen, dass der zweite Instrumentenhalter 1b die Öffnung 2 in unterschiedlichen Lagen, entsprechend 1A und 1B, an unterschiedlichen Stellen durchtritt. Die Durchtrittsstellen des zweiten Instrumentenhalters 1b durch die Öffnung 2 haben jedoch vorzugsweise in jeder Position den gleichen Abstand vom Pivotpunkt 4. Die Durchtrittsstellen liegen daher auf einem Kreis 7, der hier als Pivotkreis 7 bezeichnet werden soll. Da der Abstand zwischen dem Pivotpunkt 4 und der Durchtrittsstelle des zweiten Instrumentenhalters 1b durch die Öffnung 2 konstant dem ersten Abstand zwischen zweiter Pivotachse 5b und zweiter Instrumentenachse 6b entspricht, können die Instrumentenhalter 1a und 1b im Bereich der Öffnung 2 nicht miteinander kollidieren. In the lower subfigures of the 1A and 1B It can be seen that the described guidance of the instrument holder 1a and 1b through the appropriate kinematics leads to that the first instrument 1a the opening 2 always passes in the pivot point, with the pivot point 4 opposite the opening 2 and the surrounding tissue 3 is fixed. By this fixation of the pivot point 4 can be a violation of the tissue 3 be prevented during surgery. It can also be seen in the lower sections that the second instrument holder 1b the opening 2 in different positions, according to 1A and 1B , passes in different places. The passages of the second instrument holder 1b through the opening 2 however, preferably have the same distance from the pivot point in each position 4 , The passages are therefore on a circle 7 who is here as a pivot circle 7 should be designated. Because the distance between the pivot point 4 and the passage of the second instrument holder 1b through the opening 2 constant the first distance between second pivot axis 5b and second instrument axis 6b corresponds, the instrument holder 1a and 1b in the area of the opening 2 do not collide with each other.

2 zeigt einen den Schnitten A-A und B-B in den 1A und 1B entsprechenden Schnitt in der Öffnungsebene der Öffnung 2 im Gewebe eines Patienten. In 2 wird die Situation für den Fall dreier Instrumentenhalter 1a, 1b und 1c gezeigt. Der erste Instrumentenhalter 1a verläuft dabei wie in 1A und 1B direkt durch den Pivotpunkt 4. Der zweite Instrumentenhalter 1b ist wie in 1A und 1B gezeigt um einen ersten Abstand vom Pivotpunkt 4 beabstandet und wird daher auf einem ersten Pivotkreis 7a bewegt. Der weitere Instrumentenhalter 1c weist eine hier nicht gezeigte Instrumentenachse auf, die von einer weiteren Pivotachse, die durch den Pivotpunkt 4 verläuft, um einen weiteren Abstand beabstandet ist, der verschieden ist von besagtem ersten Abstand, um den der zweite Instrumentenhalter 1b vom Pivotpunkt 4 beabstandet ist. Im in 2 gezeigten Beispiel ist der weitere Abstand größer als der erste Abstand, sodass der weitere Instrumentenhalter 1c auf einem Pivotkreis 7b verläuft, der konzentrisch um den ersten Pivotkreis 7a liegt. Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Instrumentenhalter 1a, 1b und 1c kann verhindert werden, dass diese im Bereich der Öffnung 2 miteinander kollidieren. 2 shows one of the sections AA and BB in the 1A and 1B corresponding section in the opening plane of the opening 2 in the tissue of a patient. In 2 becomes the situation in the case of three instrument holders 1a . 1b and 1c shown. The first instrument holder 1a runs as in 1A and 1B directly through the pivot point 4 , The second instrument holder 1b is like in 1A and 1B shown at a first distance from the pivot point 4 spaced and is therefore on a first pivot circle 7a emotional. The other instrument holder 1c has an instrument axis, not shown here, of another Pivotachse by the pivot point 4 is spaced by a further distance which is different from said first distance to the second instrument holder 1b from the pivot point 4 is spaced. Im in 2 As shown, the further distance is greater than the first distance, so that the further instrument holder 1c on a pivot circle 7b runs concentrically around the first pivot circle 7a lies. By the inventive arrangement of the instrument holder 1a . 1b and 1c This can be prevented in the area of the opening 2 collide with each other.

3 zeigt einen erfindungsgemäßen Manipulator mit dem ersten Instrumentenhalter 1a und dem zweiten Instrumentenhalter 1b. 3 shows a manipulator according to the invention with the first instrument holder 1a and the second instrument holder 1b ,

Wie in 1 gezeigt, verläuft der erste Instrumentenhalter 1a mit seiner Instrumentenachse 6a koaxial zu der entsprechenden Pivotachse 5a und damit durch den Pivotpunkt 4. Der zweite Instrumentenhalter 1b verläuft mit seiner Längsachse parallel zur zweiten Pivotachse 5b, welche den Pivotpunkt 4 schneidet, und ist von dieser um den ersten Abstand beabstandet. As in 1 shown, runs the first instrument holder 1a with his instrument axis 6a coaxial with the corresponding pivot axis 5a and thus by the pivot point 4 , The second instrument holder 1b runs with its longitudinal axis parallel to the second pivot axis 5b which the pivot point 4 cuts, and is spaced therefrom by the first distance.

In 3 ist zu erkennen, dass der erste Instrumentenhalter 1a an einer ersten Kinematik 9a angeordnet ist, durch die er geführt wird. Darüber hinaus ist der zweiten Instrumentenhalter 1b an einer zweiten Kinematik 9b angeordnet, durch die dieser geführt wird. In 3 it can be seen that the first instrument holder 1a at a first kinematics 9a is arranged through which he is led. In addition, the second instrument holder 1b at a second kinematics 9b arranged, is guided by this.

Die Kinematiken 9a und 9b sind an ihrem dem jeweiligen Instrumentenhalter 1a bzw. 1b abgewandten Ende an einer gemeinsamen Tragestruktur 8 angeordnet. Diese gemeinsame Tragestruktur 8 ist fest gegenüber dem Pivotpunkt 4. The kinematics 9a and 9b are at their respective instrument holder 1a respectively. 1b remote end to a common support structure 8th arranged. This common carrying structure 8th is fixed to the pivot point 4 ,

Die erste Kinematik 9a weist einen ersten Schenkel 10aa und einen zweiten Schenkel 10ab auf, die über ein einachsiges Zwischengelenk 11a miteinander verbunden sind. Einer der Schenkel 10ab ist an dem Zwischengelenk 11a abgewandten Seite mit dem Instrumentenhalter 1a verbunden. Der andere Schenkel 10aa des Armes 9a der ersten Kinematik ist an seiner dem Zwischengelenk 11a abgewandten Seite über ein Haltegelenk 12a mit der Trägerstruktur 8 verbunden. Das Haltegelenk 12a ist dabei um eine Haltegelenkachse drehbar, die durch den Pivotpunkt 4 verläuft. Im gezeigten Beispiel ist das Zwischengelenk 11a durch einen Antrieb 21a antreibbar. The first kinematics 9a has a first leg 10aa and a second leg 10 ab on that over a uniaxial inter-joint 11a connected to each other. One of the thighs 10 ab is at the intermediate joint 11a opposite side with the instrument holder 1a connected. The other thigh 10aa of the arm 9a the first kinematics is at its the intermediate joint 11a opposite side via a support joint 12a with the support structure 8th connected. The holding joint 12a is rotatable about a hinge axis, which passes through the pivot point 4 runs. In the example shown is the intermediate joint 11a by a drive 21a drivable.

Entsprechend weist die zweite Kinematik einen zweiten Arm 9b auf, der seinerseits einen ersten Schenkel 10ba und einen zweiten Schenkel 10bb aufweist. Der erste Schenkel 10ba und der zweite Schenkel 10bb sind über ein Zwischengelenk 11b miteinander verbunden. Der erste Schenkel 10ba des zweiten Armes 9b ist an seiner dem Zwischengelenk 11b abgewandten Seite über ein zweites Haltegelenk 12b mit der Tragestruktur 8 verbunden. Der andere Schenkel 10bb des zweiten Armes 9b ist an seiner dem Zwischengelenk 11b abgewandten Seite mit dem Instrumentenhalter 1b verbunden. Die Haltegelenkachse des zweiten Haltegelenkes 12b ist koaxial zur Haltegelenkachse des ersten Haltegelenkes 12a und verläuft dementsprechend ebenfalls durch den Pivotpunkt. Im gezeigten Beispiel ist das Zwischengelenk 11b durch einen Antrieb 21b antreibbar. Accordingly, the second kinematics has a second arm 9b on, in turn, a first leg 10ba and a second leg 10bb having. The first leg 10ba and the second leg 10bb are via an intermediate joint 11b connected with each other. The first leg 10ba of the second arm 9b is at its the intermediate joint 11b opposite side via a second hinge 12b with the carrying structure 8th connected. The other thigh 10bb of the second arm 9b is at its the intermediate joint 11b opposite side with the instrument holder 1b connected. The support joint axis of the second support joint 12b is coaxial with the support joint axis of the first support joint 12a and accordingly also passes through the pivot point. In the example shown is the intermediate joint 11b by a drive 21b drivable.

Im gezeigten Beispiel sind die Schenkel 10aa, 10ab, 10ba und 10bb der beiden Arme 9a und 9b länglich und kreisförmig gebogen ausgestaltet, wobei der Mittelpunkt der Kreisbögen jeweils der Pivotpunkt 4 ist. In the example shown, the legs 10aa . 10 ab . 10ba and 10bb the two arms 9a and 9b elongated and circular arcuate designed, with the center of the circular arcs in each case the pivot point 4 is.

Die Zwischengelenke 11a und 11b sind einachsige Gelenke, die jeweils um eine nicht eingezeichnete Zwischengelenkachse drehbar sind. Diese Zwischengelenkachsen verlaufen durch den Pivotpunkt 4. The intermediate joints 11a and 11b are uniaxial joints that are each rotatable about a not marked intermediate joint axis. These intermediate joint axes run through the pivot point 4 ,

Vorteilhafterweise können die Haltegelenke 12a und 12b durch einen Antrieb angetrieben sein. Advantageously, the holding joints 12a and 12b be driven by a drive.

Im gezeigten Beispiel ist der zweite Instrumentenhalter 1b an dem Schenkel 10bb des zweiten Armes 9b angeordnet. Er ist dabei so angeordnet, dass seine Instrumentenachse parallel zur Pivotachse 5b und von dieser beabstandet verläuft. Die beabstandete Anordnung wird im gezeigten Beispiel dadurch erzielt, dass ein längliches Haltestück 13 durch eine Öffnung im Ende des Schenkels 10bb des zweiten Armes 9b angeordnet ist, wobei die Längsachse des Haltestückes 13 wie auch eine Zylinderachse der besagten Öffnung koaxial liegen zur zweiten Pivotachse 5b. Der Instrumentenhalter 1b wird an diesem Haltestück 13 zu diesem parallel gehalten, im gezeigten Beispiel beispielhaft durch zwei senkrecht zur Instrumentenachse und zur Pivotachse 5b stehende Elemente 14a und 14b. In the example shown, the second instrument holder 1b on the thigh 10bb of the second arm 9b arranged. It is arranged so that its instrument axis parallel to Pivotachse 5b and spaced from this runs. The spaced arrangement is achieved in the example shown, that an elongate retaining piece 13 through an opening in the end of the thigh 10bb of the second arm 9b is arranged, wherein the longitudinal axis of the holding piece 13 as well as a cylinder axis of said opening coaxial with the second pivot axis 5b , The instrument holder 1b gets at this holding piece 13 held parallel to this, in the example shown by way of example two perpendicular to the instrument axis and the pivot axis 5b standing elements 14a and 14b ,

Der erste Instrumentenhalter 1a trägt an seinem der Kinematik abgewandten ein chirurgisches Instrument 15a. Der zweite Instrumentenhalter 1b trägt an seinem der Kinematik abgewandten Ende ein Instrument 15b. Die gezeigten Instrumente 15a, 15b können grundsätzlich alle in der minimal invasiven Chirurgie eingesetzten Instrumente sein. Sie können darüber hinaus auch eine Kamera zur Beobachtung der Operation sein. The first instrument holder 1a carries on his side facing away from the kinematics a surgical instrument 15a , The second instrument holder 1b carries on its end facing away from the kinematics an instrument 15b , The instruments shown 15a . 15b can basically be all instruments used in minimally invasive surgery. They can also be a camera to watch the operation.

Der in 3 gezeigte Manipulator weist eine Antriebseinheit 21 auf, welche zwei Antriebe 21a und 21b enthält. Mittels des Antriebs 21b ist der Schenkel 10ba des Armes 9b um das Haltegelenk 12b antreibbar und mittels des Antriebs 21a ist der Schenkel 10aa des Armes 9a um das Haltegelenk 12a anrtreibbar. The in 3 shown manipulator has a drive unit 21 on which two drives 21a and 21b contains. By means of the drive 21b is the thigh 10ba of the arm 9b around the holding joint 12b drivable and by means of the drive 21a is the thigh 10aa of the arm 9a around the holding joint 12a anrtreibbar.

4 zeigt eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Manipulators. Dabei weist die erste Kinematik zwei Arme 9aa und 9ab und die zweite Kinematik zwei Arme 9ba und 9bb auf. Die Arme 9aa, 9ab, 9ba und 9bb sind analog ausgestaltet wie die Arme 9a und 9b in 3. Antriebe 21a und 21b wie in 3 sind hier nicht gezeigt, es können jedoch die Zwischengelenke 11aa, 11ab, 11ba und 11bb alle oder zum Teil angetrieben sein. 4 shows a further embodiment of the manipulator according to the invention. The first kinematics has two arms 9 aa and 9ab and the second kinematics two arms 9ba and 9bb on. The poor 9 aa . 9ab . 9ba and 9bb are designed analogous to the arms 9a and 9b in 3 , drives 21a and 21b as in 3 are not shown here, but it can be the intermediate joints 11aa . 11ab . 11ba and 11bb all or part driven.

Jeweils ein Schenkel 10baa, 10bab, 10aaa und 10aab ist an der gemeinsamen Tragestruktur 8 über ein Haltegelenk 12ba, 12bb, 12aa, 12ab angeordnet. Im gezeigten Beispiel sind alle Haltegelenke um eine gemeinsame Achse drehbar, die durch den Pivotpunkt 4 verläuft. Der jeweils andere Schenkel 10bba, 10bbb, 10aba, 10abb ist an seiner dem entsprechenden Zwischengelenk abgewandten Seite mit dem entsprechenden Instrumentenhalter 1a bzw. 1b verbunden. One leg each 10baa . 10bab . 10aaa and 10aab is at the common carrying structure 8th over a holding joint 12ba . 12bb . 12aa . 12ab arranged. In the example shown, all the hinges are rotatable about a common axis passing through the pivot point 4 runs. The other leg 10bba . 10bbb . 10aba . 10abb is on its side facing away from the corresponding intermediate joint with the corresponding instrument holder 1a respectively. 1b connected.

Die beiden Arme 9aa und 9ab tragen den Instrumentenhalter 1a so, dass seine Instrumentenachse koaxial zur ersten Pivotachse liegt. Die Arme 9ba und 9bb der zweiten Kinematik tragen den zweiten Instrumentenhalter 1b so, dass seine Instrumentenachse parallel und um einen Abstand größer als Null beabstandet zur zweiten Pivotachse 5b liegt. Wie in 3, wird die Beabstandung dadurch erzielt, dass die Schenkel 10bba und 10bbb ein Haltestück 13 tragen, an welchem der zweite Instrumentenhalter 1b parallel und um den ersten Abstand zur Pivotachse 5b beabstandet angeordnet ist, beispielsweise über Haltestücke 14a und 14b. The two arms 9 aa and 9ab wear the instrument holder 1a so that its instrument axis is coaxial with the first pivot axis. The poor 9ba and 9bb the second kinematics carry the second instrument holder 1b such that its instrument axis is parallel and spaced by a distance greater than zero from the second pivot axis 5b lies. As in 3 , the spacing is achieved by the legs 10bba and 10bbb a holding piece 13 carry on which the second instrument holder 1b parallel and around the first distance to the pivot axis 5b spaced apart, for example via holding pieces 14a and 14b ,

Der Instrumentenhalter 1a kann im gezeigten Beispiel als Drehachse zwischen dem Schenkel 10aba und 10abb wirken. Der Instrumentenhalter 1a kann optional auch gegenüber dem Schenkel 10aba oder 10abb angetrieben sein, um so eine Drehung des Instrumentes um seine eigene Achse zu realisieren. The instrument holder 1a can in the example shown as a rotation axis between the legs 10aba and 10abb Act. The instrument holder 1a can also be optional over the thigh 10aba or 10abb be driven so as to realize a rotation of the instrument about its own axis.

Beim Instrumentenhalter 1b ist die Achse 5b im gezeigten Beispiel eine Drehachse zwischen dem Schenkel 10bba und 10bbb. Auch diese Achse kann optional angetrieben sein, was einen zusätzlichen Freiheitsgrad schafft, der für eine Steuerung verwendet werden kann. At the instrument holder 1b is the axis 5b in the example shown a rotation axis between the legs 10bba and 10bbb , This axis can also be optionally driven, providing an extra degree of freedom that can be used for a control.

Durch Vorsehen eines optionalen translatorischen Antriebs zwischen der Achse 1b und 5b kann der Durchmesser des Pivotkreises manipuliert werden. By providing an optional translational drive between the axle 1b and 5b The diameter of the pivot circle can be manipulated.

Die Drehung des Instrumentes 1b um seine eigene Achse kann optional durch Antreiben des Instrumentes gegenüber 14a realisiert werden. The rotation of the instrument 1b about its own axis can be optional by driving the instrument opposite 14a will be realized.

5 zeigt eine weitere Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Manipulators. 5 shows a further embodiment of a manipulator according to the invention.

Wiederum ist der erste Instrumentenhalter 1a über eine erste Kinematik und der zweite Instrumentenhalter 1b über eine zweite Kinematik mit der Tragestruktur 8 verbunden. Die erste Kinematik weist hierbei eine Führung 16a auf, in welcher eine Halterung 17a entlang einer Führungsrichtung führbar ist, wobei die Führungsrichtung einer Längsrichtung der Führung 16a entspricht. Again, the first instrument holder 1a via a first kinematics and the second instrument holder 1b via a second kinematics with the carrying structure 8th connected. The first kinematics here has a guide 16a on, in which a holder 17a along a guide direction is feasible, wherein the guide direction of a longitudinal direction of the guide 16a equivalent.

Entsprechend weist die zweite Kinematik eine zweite Führung 16b auf, in der eine zweite Halterung 17b entlang einer Führungsrichtung, die einer Längsrichtung der zweiten Halterung 16b entspricht, führbar ist. Accordingly, the second kinematics has a second guide 16b on, in which a second bracket 17b along a guide direction, that of a longitudinal direction of the second holder 16b corresponds, is feasible.

Die Führung 16a und die Führung 16b sind mit ihren Längsrichtungen kreisbogenförmig um den Pivotpunkt 4 als Mittelpunkt gebogen, so dass auch die entsprechenden Führungsrichtungen kreisbogenförmig um den Pivotpunkt 4 verlaufen. Entsprechend werden die Halterungen 17a und 17b kreisbogenförmig um den Pivotpunkt geführt. The leadership 16a and the leadership 16b are with their longitudinal directions circular arc around the pivot point 4 bent as the center, so that the corresponding guide directions circular arc around the pivot point 4 run. Accordingly, the brackets 17a and 17b guided in a circular arc around the pivot point.

Die erste Führung 16a kann über ein erstes Haltegelenk 12a mit der Tragestruktur 8 verbunden sein, wobei eine Drehachse des ersten Haltegelenkes 12a durch den Pivotpunkt 4 verläuft. Entsprechend kann die zweite Führung 16b über ein zweites Haltegelenk 12b mit der Tragestruktur verbunden sein, wobei das Haltegelenk ebenfalls um eine durch den Pivotpunkt 4 verlaufende Haltegelenkachse drehbar ist. Der erste Instrumentenhalter 1a ist mit der ersten Halterung 17a verbunden und wird durch diese geführt. Der erste Instrumentenhalter 1a ist hierzu in der ersten Halterung 17a so befestigt, dass die erste Instrumentenachse koaxial zur ersten Pivotachse verläuft. The first guide 16a Can via a first support joint 12a with the carrying structure 8th be connected, wherein a rotation axis of the first support joint 12a through the pivot point 4 runs. Accordingly, the second leadership 16b over a second holding joint 12b be connected to the support structure, wherein the support joint also to one through the pivot point 4 extending Haltegelenkachse is rotatable. The first instrument holder 1a is with the first bracket 17a connected and is guided by this. The first instrument holder 1a is this in the first bracket 17a fixed so that the first instrument axis is coaxial with the first pivot axis.

Der zweite Instrumentenhalter 1b ist mit der zweiten Halterung 17b verbunden. Er wird durch die zweite Halterung 17b in dem ersten Abstand beabstandet von der zweiten Pivotachse 5b zu dieser parallel gehalten. Der erste Abstand wird durch die Befestigung des zweiten Instrumentenhalters 1b an der ersten Halterung 17b fixiert. Wird die zweite Halterung 17b verschoben, so bleibt Parallelität und Abstand zwischen der zweiten Instrumentenachse und der zweiten Pivotachse 5b konstant. The second instrument holder 1b is with the second bracket 17b connected. He is going through the second bracket 17b spaced at the first distance from the second pivot axis 5b held parallel to this. The first distance is achieved by attaching the second instrument holder 1b on the first bracket 17b fixed. Will the second bracket 17b shifted, so remains parallelism and distance between the second instrument axis and the second Pivotachse 5b constant.

Die gezeigte Vorrichtung weist eine Antriebseinheit 21 auf, die zwei Antriebe 21a und 21b enthält, mittels derer die Führungen 16a und 16b an den jeweiligen Haltegelenken 12a und 12b um die Haltegelenkachsen drehbar sind. Hierbei ist mittels des Antriebs 21a die Führung 16a um das Haltegelenk 12a drehbar und mittels des Antriebs 21b die Führung 16b um das Haltegelenk 12b. The device shown has a drive unit 21 on, the two drives 21a and 21b contains, by means of which the guides 16a and 16b at the respective holding joints 12a and 12b are rotatable about the hinge axis. Here is by means of the drive 21a the leadership 16a around the holding joint 12a rotatable and by means of the drive 21b the leadership 16b around the holding joint 12b ,

Außerdem kann die gezeigte Vorrichtung einen Antrieb 24a aufweisen, mittels dessen die Halterung 17a entlang der Führung 16a verschiebbar ist. Entsprechend kann die Halterung 17b mittels eines weiteren Antriebs 24b entlang der Führung 16b verschiebbar sein. In addition, the device shown a drive 24a by means of which the holder 17a along the guide 16a is displaceable. Accordingly, the holder 17b by means of another drive 24b along the guide 16b be displaceable.

6 zeigt eine weitere mögliche Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Manipulators. Der erste Instrumentenhalter 1a ist wie vorstehend beschrieben koaxial zur ersten Pivotachse angeordnet. Der zweite Instrumentenhalter 1b ist wie vorstehend beschrieben parallel und beabstandet zur ersten Pivotachse 5b angeordnet. Der erste Instrumentenhalter 1a ist über eine erste Kinematik an einer Tragestruktur 8 angeordnet. Der zweite Instrumentenhalter 1b ist über eine zweite Kinematik an der Tragestruktur 8 angeordnet. 6 shows a further possible embodiment of the manipulator according to the invention. The first instrument holder 1a is arranged coaxially with the first pivot axis as described above. The second instrument holder 1b is parallel as described above and spaced from the first pivot axis 5b arranged. The first instrument holder 1a is about a first kinematics on a support structure 8th arranged. The second instrument holder 1b is via a second kinematics on the support structure 8th arranged.

Die erste und die zweite Kinematik sind im gezeigten Beispiel jeweils als Doppelparallelogramm ausgestaltet. Dabei weist die erste Kinematik einen ersten Schenkel 18aa und einen zweiten Schenkel 18ab auf, die über ein Haltegelenk 12a mit der Tragestruktur 8 verbunden sind. Im gezeigten Beispiel sind dazu die Schenkel 18aa und 18ab mit einer gemeinsamen Halterung 19a verbunden, die länglich koaxial zur Haltegelenkachse des Haltegelenkes 12a liegt und an einem Ende mit diesem Haltegelenk 12a verbunden ist. Das Haltegelenk 12a ist mit seiner Haltegelenkachse gegenüber einer Längsachse der Trägerstruktur 8 parallel verschoben. The first and second kinematics are each configured in the example shown as a double parallelogram. In this case, the first kinematics has a first leg 18aa and a second leg 18ab on that over a holding joint 12a with the carrying structure 8th are connected. In the example shown are the legs 18aa and 18ab with a common bracket 19a connected, the elongated coaxial with the support joint axis of the support joint 12a lies and at one end with this holding joint 12a connected is. The holding joint 12a is with its support joint axis with respect to a longitudinal axis of the support structure 8th moved in parallel.

Die erste Kinematik weist außerdem einen dritten Schenkel 18ac und einen vierten Schenkel 18ad auf, wobei der dritte Schenkel 18ac mit dem ersten Schenkel 18aa an dessen der Tragestruktur 8 abgewandten Ende über ein Zwischengelenk verbunden ist, und wobei der vierte Schenkel 18ad mit dem zweiten Schenkel 18ab an dessen der Tragestruktur 8 abgewandten Ende über ein Zwischengelenk verbunden ist. Darüber hinaus ist der zweite Schenkel 18ab mit dem dritten Schenkel 18ac über ein Gelenk verbunden, dass von den genannten Zwischengelenken beabstandet ist und im gezeigten Beispiel gerade in der Mitte entlang der entsprechenden Längsrichtung des zweiten Schenkels 18ab und des dritten Schenkels 18ac angeordnet ist. The first kinematics also has a third leg 18ac and a fourth leg 18ad on, with the third leg 18ac with the first leg 18aa on the support structure 8th opposite end is connected via an intermediate joint, and wherein the fourth leg 18ad with the second leg 18ab on the support structure 8th opposite end is connected via an intermediate joint. In addition, the second leg 18ab with the third leg 18ac connected by a joint that is spaced from said intermediate joints and in the example shown just in the middle along the corresponding longitudinal direction of the second leg 18ab and the third thigh 18ac is arranged.

Darüber hinaus sind der dritte Schenkel 18ac und der vierte Schenkel 18ad an ihren den entsprechenden Zwischengelenken abgewandten Enden über einen fünften Schenkel 18ae verbunden, wobei eine Längsachse des fünften Schenkels 18ae koaxial liegt zur ersten Pivotachse. In addition, the third leg 18ac and the fourth leg 18ad at their ends facing away from the corresponding intermediate joints via a fifth leg 18A connected, wherein a longitudinal axis of the fifth leg 18A Coaxial is the first pivot axis.

Die zweite Kinematik weist ihrerseits einen ersten Schenkel 18ba, einen zweiten Schenkel 18bb, einen dritten Schenkel 18bc, einen vierten Schenkel 18bd und einen fünften Schenkel 18be auf, die analog den entsprechenden Schenkeln der ersten Kinematik angeordnet sind. Die über die entsprechenden Schenkel der ersten Kinematik gemachten Aussagen gelten daher für die zweite Kinematik entsprechend. The second kinematics in turn has a first leg 18ba , a second leg 18bb , a third leg 18bc , a fourth leg 18bd and a fifth leg 18be on, which are arranged analogously to the corresponding legs of the first kinematics. The statements made about the corresponding legs of the first kinematics therefore apply correspondingly to the second kinematics.

In der zweiten Kinematik sind der erste Schenkel 18ba und der zweite Schenkel 18bb an einer gemeinsamen Halterung 19b angeordnet, die wie die gemeinsame Halterung 19a der ersten Kinematik länglich ausgestaltet ist und mit ihrer Längsrichtung koaxial zu einer Drehachse des zweiten Haltegelenkes 12b liegt. Die Haltegelenkachsen der beiden Haltegelenke 12a und 12b können hier koaxial zueinander liegen. Dazu ist auch das Haltegelenk 12b gegenüber der gemeinsamen Halterung 8 beabstandet. In the second kinematics are the first leg 18ba and the second leg 18bb on a common bracket 19b arranged like the common bracket 19a the first kinematics is elongated and with its longitudinal direction coaxial with a rotation axis of the second holding joint 12b lies. The support joint axes of the two hinges 12a and 12b can be coaxial with each other here. This is also the holding joint 12b opposite the common bracket 8th spaced.

Der fünfte Schenkel 18be der zweiten Kinematik ist länglich ausgebildet, wobei die Längsrichtung durch die Verbindung jener Gelenke gebildet wird, mit welchen der fünfte Schenkel 18be mit dem vierten Schenkel 18bd und dem dritten Schenkel 18bc verbunden ist. Die Längsrichtung liegt koaxial zur zweiten Pivotachse 5b. Über ein Abstandselement 20 wird der zweite Instrumentenhalter 1b am fünften Schenkel 18be parallel und beabstandet zur zweiten Pivotachse 5b gehalten. Der Abstand und die Parallelität sind dabei durch das Element 20 fixiert. The fifth thigh 18be the second kinematics is elongated, wherein the longitudinal direction is formed by the connection of those joints, with which the fifth leg 18be with the fourth leg 18bd and the third leg 18bc connected is. The longitudinal direction is coaxial with the second pivot axis 5b , About a spacer 20 becomes the second instrument holder 1b on the fifth leg 18be parallel and spaced to the second pivot axis 5b held. The distance and the parallelism are thereby by the element 20 fixed.

Die gezeigte Vorrichtung kann einen Antrieb 21c aufweisen, mittels dessen die erste Kinematik um die Haltegelenkachse drehbar ist. Entsprechend kann die Vorrichtung einen Antrieb 21a aufweisen, mittels dessen die zweite Kinematik um die Haltegelenkachse drehbar ist. Darüberhinaus kann die Vorrichtung einen Antrieb 21d aufweisen, der den Schenkel 18aa der ersten Kinematik um das den Schenkel 18aa mit der Halterung 19a verbindende Gelenk antreiben kann, um dadurch den Winkel des ersten Instrumentenhalters 1a mit der Ebene der Öffnung 2 zu verändern. Entsprechend kann die Vorrichtung einen Antrieb 21b aufweisen, mittels dessen der Schenkel 18ba der zweiten Kinematik um das diesen Schenkel 18ba mit der Halterung 19b verbindende Gelenk antreibbar ist, um dadurch den Winkel des zweiten Instrumentenhalters 1b mit der Ebene der Öffnung 2 einzustellen. The device shown can be a drive 21c have, by means of which the first kinematics is rotatable about the support joint axis. Accordingly, the device can drive 21a have, by means of which the second kinematics is rotatable about the support joint axis. In addition, the device can drive 21d have the leg 18aa the first kinematics around the thigh 18aa with the bracket 19a connecting joint can drive, thereby reducing the angle of the first instrument holder 1a with the plane of the opening 2 to change. Accordingly, the device can drive 21b by means of which the leg 18ba the second kinematics around this leg 18ba with the bracket 19b connecting joint is driven, thereby the angle of the second instrument holder 1b with the plane of the opening 2 adjust.

7 zeigt ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Manipulators entsprechend 4 mit einer Antriebseinheit 21. Die Antriebseinheit 21 weist im gezeigten Beispiel vier Antriebe 21a, 21b, 21c und 21d auf, mit denen jeweils eines der Haltegelenke 12ab, 12aa, 12bb und 12ba antreibbar ist. Die Antriebseinheit 21 ist mit der Kinematik über eine Kupplung 22 verbunden, welche zwei miteinander verbindbare Teile 22a und 22b aufweist. Über die Kupplung 22 ist je einer der Antriebe 21a, 21b, 21c und 21d mit dem entsprechenden Haltegelenk 12ab, 12aa, 12bb bzw. 12ba verbunden. Es kann optional auch eine weitere Kupplung vorgesehen sein, die zwischen den Haltegelenken 12aa und 12bb angeordnet ist. Über eine solche Kupplung kann dann z.B. ein Single-Port Manipulator in einen Endoskophalter umfunktioniert werden. Hierbei ist es bevorzugt, wenn Haltegelenke jener Kinematiken, die das gleiche Instrument 1a bzw. 1b halten, benachbart zueinander liegen, so dass beide Kinematiken eines der Instrumente gemeinsam über die weitere Kupplung verbindbar und trennbar sind. 7 shows an example of a manipulator according to the invention accordingly 4 with a drive unit 21 , The drive unit 21 has four drives in the example shown 21a . 21b . 21c and 21d on, with each one of the holding joints 12ab . 12aa . 12bb and 12ba is drivable. The drive unit 21 is with the kinematics via a clutch 22 connected, which two interconnectable parts 22a and 22b having. About the clutch 22 is ever one of the drives 21a . 21b . 21c and 21d with the appropriate holding joint 12ab . 12aa . 12bb respectively. 12ba connected. Optionally, another coupling may be provided between the holding joints 12aa and 12bb is arranged. By way of example, a single-port manipulator can be converted into an endoscope holder via such a coupling. In this case, it is preferable if holding joints of those kinematics that the same instrument 1a respectively. 1b hold, adjacent to each other, so that both kinematics of one of the instruments can be connected and disconnected together via the further coupling.

Im gezeigten Beispiel wird die Antriebskraft vom entsprechenden Antrieb 21a, 21b, 21c und 21d auf das entsprechende Haltegelenk 12ab, 12aa, 12bb bzw. 12ba über konzentrische Zylinder 23a, 23b, 23c und 23d übertragen, deren Zylinderachsen koaxial zueinander und koaxial zu den Haltegelenkachsen liegen. Die gezeigte Ausführungsform erlaubt eine einfache Trennung der Antriebskinematiken von der Antriebseinheit 21 und lässt sich daher besonders einfach sterilisieren. In the example shown, the driving force from the corresponding drive 21a . 21b . 21c and 21d on the corresponding holding joint 12ab . 12aa . 12bb respectively. 12ba about concentric cylinders 23a . 23b . 23c and 23d transferred, whose cylinder axes are coaxial with each other and coaxial with the Haltegelenkachsen. The illustrated embodiment allows for easy separation of the drive kinematics from the drive unit 21 and is therefore particularly easy to sterilize.

In 7 spannen die Haltegelenkachse 23 und die Instrumentenachse 1a eine erste Ebene auf. Hier liegen alle vier Schenkel 10aaa, 10aba, 10abb, 10aab der den ersten Instrumentenhalter 1a antreibenden Kinematik auf einer Seite dieser Ebene. Die Haltegelenkachse 23 und die Achse 5b spannen eine zweite Ebene auf. Hier liegen alle vier Schenkel 10bba, 10baa, 10bab, 10bbb der das Instrument 1b antreibenden Kinematik auf einer Seite dieser zweiten Ebene. In 7 tension the support joint axis 23 and the instrument axis 1a a first level up. Here are all four legs 10aaa . 10aba . 10abb . 10aab the first instrument holder 1a driving kinematics on one side of this plane. The support joint axis 23 and the axis 5b span a second level. Here are all four legs 10bba . 10baa . 10bab . 10bbb the instrument 1b driving kinematics on one side of this second level.

8 zeigt eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Manipulators, welcher, abgesehen von der Anordnung der Schenkel der Arme 9aa, 9ab, 9ba und 9bb, mit der in 7 gezeigten Ausgestaltung übereinstimmt. Anders als in 7 liegen zwei Schenkel 10aba und 10aaa der den ersten Instrumentenhalter antreibenden Kinematik auf einer Seite der ersten Ebene und zwei Schenkel 10abb und 10aab auf der anderen Seite der ersten Ebene. Entsprechend liegen zwei Schenkel 10bba und 10baa der den zweiten Instrumentenhalter 1b antreibenden Kinematik auf einer Seite der zweiten Ebene und zwei Schenkel 10bbb und 10bab auf der anderen Seite der zweiten Ebene. Diese Ausgestaltung ist platzsparender als jene in 7 gezeigte, es besteht jedoch ein erhöhtes Kollisionsrisiko. 8th shows an embodiment of the manipulator according to the invention, which, apart from the arrangement of the legs of the arms 9 aa . 9ab . 9ba and 9bb with the in 7 match shown embodiment. Unlike in 7 lie two legs 10aba and 10aaa the kinematics driving the first instrument holder on one side of the first plane and two legs 10abb and 10aab on the other side of the first level. Accordingly, there are two legs 10bba and 10baa the second instrument holder 1b driving kinematics on one side of the second plane and two legs 10bbb and 10bab on the other side of the second level. This embodiment is more space-saving than those in 7 shown, however, there is an increased risk of collision.

9 zeigt in den Teilfiguren A, B und C einen Arm mit zwei Schenkeln 10a und 10b, über welche ein Instrumentenhalter 1 mittels eines Antriebs 21 angetrieben wird. Dabei ist das Verhältnis der Länge des Schenkels 10b zur Länge des Schenkels 10a in Teilfigur A K = 0,5, in Teilfigur B K = 1 und in Teilfigur C K = 2. 9 shows in the subfigures A, B and C an arm with two legs 10a and 10b over which an instrument holder 1 by means of a drive 21 is driven. Here is the ratio of the length of the leg 10b to the length of the thigh 10a in subfigure AK = 0.5, in subfigure BK = 1 and in subfigure CK = 2.

Die unterschiedlichen Verhältnisse der Längen der Schenkel 10b zu den Längen der Schenkel 10a führen zu unterschiedlichen Abhängigkeiten des Instrumentenwinkels, um welchen das Instrument 1 gekippt wird abhängig vom Motorenwinkel, um welchen der Antrieb 21 gedreht wird. Diese unterschiedlichen Abhängigkeiten sind in 10 dargestellt. Hier ist auf der senkrechten Achse der Instrumentenwinkel und auf der waagerechten Achse der Motorenwinkel aufgetragen. Gezeigt ist die Abhängigkeit für das genannte Verhältnis K = 0,5, K = 0,8, K = 1, K = 1,3 und K = 1,5. Es ist zu erkennen, dass für K < 1 die Abhängigkeit der Instrumentenposition vom Motorenwinkel nicht eindeutig ist. Beispielsweise gibt es für K = 0,8 beim Motorenwinkel von 143° zwei Instrumentenpositionen, nämlich bei 20 und bei 110°. Es ist daher bevorzugt, wenn das Verhältnis der Länge des mit dem Instrument verbundenen Schenkels 10b zur Länge des mit dem Antrieb verbundenen Schenkels 10a K ≥ 1 ist. Für K ≥ 1 gibt es für jeden Motorenwinkel eine eindeutige Instrumentenposition. The different ratios of the lengths of the legs 10b to the lengths of the thighs 10a lead to different dependencies of the instrument angle around which the instrument 1 is tilted depending on the motor angle, which is the drive 21 is turned. These different dependencies are in 10 shown. Here the angle of the instrument is plotted on the vertical axis and the motor angle on the horizontal axis. Shown is the dependence for said ratio K = 0.5, K = 0.8, K = 1, K = 1.3 and K = 1.5. It can be seen that for K <1 the dependence of the instrument position on the motor angle is not clear. For example, for K = 0.8 at the engine angle of 143 ° there are two instrument positions, namely at 20 and at 110 °. It is therefore preferred that the ratio of the length of the leg connected to the instrument 10b to the length of the leg connected to the drive 10a K ≥ 1. For K ≥ 1, there is a unique instrument position for each engine angle.

11 zeigt einen erfindungsgemäßen Manipulator, wie er in den 7 und 8 gezeigt ist, wobei jedoch das Antriebselement 21, die Haltegelenkachsen 23a, 23b, 23c und 23d sowie die Kinematiken voneinander getrennt sind. Im zusammengesetzten Zustand sind die Teile 23a‘‘, 23b‘‘, 23c‘‘ und 23d‘‘ in die Antriebseinheit 21 eingeführt und die Bestandteile 23a‘, 23b‘, 23c‘ und 23d‘ sind in die Haltegelenke 12ba, 12bb, 12aa und 12ab eingeführt. 11 shows a manipulator according to the invention, as shown in the 7 and 8th is shown, but wherein the drive element 21 , the hinge axes 23a . 23b . 23c and 23d and the kinematics are separated. In the assembled state are the parts 23a '' . 23b '' . 23c '' and 23d '' in the drive unit 21 introduced and the ingredients 23a ' . 23b ' . 23c ' and 23d ' are in the holding joints 12ba . 12bb . 12aa and 12ab introduced.

Im gezeigten Beispiel sind die Haltegelenkachsen 23a, 23b, 23c und 23d als ineinander verlaufende koaxiale zylinderförmige Wellen ausgebildet, wobei je ein Haltegelenk 12ba, 12bb, 12aa und 12ab mittels je eines Antriebselementes 21d, 21c, 21b und 21a zur Drehung um die Haltegelenkachse 23 antreibbar ist, wobei die Antriebselement 21a, 21b, 21c und 21d ausgehend von der den Antriebselementen nächstgelegenen Kinematik, d.h. dem Haltegelenk 12ba, in der gleichen Reihenfolge angeordnet sind, wie die durch die jeweiligen Kinematiken angetriebenen Haltegelenke 12ba, 12bb, 12aa und 12ab ausgehend von dem den Kinematiken nächstgelegenen Antrieb 21a angeordnet sind. Die zylinderförmigen Wellen sind von außen nach innen in der gleichen Reihenfolge angeordnet wie die Haltegelenke 12ba, 12bb, 12aa und 12ab vom Antriebselement 21 aus gesehen angeordnet sind und in welchem die Antriebselemente 21a, 21b, 21c und 21d von den Kinematiken aus gesehen angeordnet sind. In the example shown are the Haltegelenkachsen 23a . 23b . 23c and 23d formed as co-extending coaxial cylindrical shafts, each having a support joint 12ba . 12bb . 12aa and 12ab by means of one drive element each 21d . 21c . 21b and 21a for rotation about the hinge axis 23 is drivable, wherein the drive element 21a . 21b . 21c and 21d starting from the kinematics closest to the drive elements, ie the holding joint 12ba are arranged in the same order as the driven by the respective kinematics hinges 12ba . 12bb . 12aa and 12ab starting from the drive closest to the kinematics 21a are arranged. The cylindrical waves are arranged from outside to inside in the same order as the holding joints 12ba . 12bb . 12aa and 12ab from the drive element 21 are arranged seen from and in which the drive elements 21a . 21b . 21c and 21d arranged from the kinematics.

Die in 11 gezeigte Vorrichtung weist eine Kupplung 22 auf, wie sie auch in den 7 und 8 gezeigt ist. An der Kupplung 22 sind alle Wellen 23a‘, 23b‘, 23c‘ und 23d‘ gleichzeitig mit den Wellen 23a‘‘, 23b‘‘, 23c‘‘ und 23d‘‘ verbindbar und trennbar. In the 11 The device shown has a coupling 22 on, as in the 7 and 8th is shown. At the clutch 22 are all waves 23a ' . 23b ' . 23c ' and 23d ' simultaneously with the waves 23a '' . 23b '' . 23c '' and 23d '' connectable and separable.

12 zeigt eine weitere mögliche Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Manipulators entsprechend jenen in den 7 und 8 gezeigten. Anders als in den 7 und 8 wurde jedoch in 12 die Kupplung 22 nicht realisiert. Eine solche Kupplung kann jedoch vorgesehen sein. Es kann darüber hinaus auch eine weitere Kupplung zwischen den Haltegelenken 12bb und 12aa vorgesehen sein, über welche jene den Instrumentenhalter 1a tragenden Kinematiken von jenen den Instrumentenhalter 1b tragenden Kinematiken trennbar ist. 12 shows a further possible embodiment of the manipulator according to the invention corresponding to those in the 7 and 8th shown. Unlike in the 7 and 8th but was in 12 the coupling 22 unrealized. However, such a coupling may be provided. It can also be another coupling between the holding joints 12bb and 12aa be provided over which those the instrument holder 1a carrying kinematics of those the instrument holder 1b carrying kinematics is separable.

Anders als in den 7 und 8 sind in 12 die Kinematiken so angeordnet, dass jene den Instrumentenhalter 1b tragenden Kinematiken benachbart zueinander liegen und jene den Instrumentenhalter 1a tragenden Kinematiken benachbart zueinander liegen. Es liegen also ihre Haltegelenke 12aa und 12ba bzw. 12bb und 12ab benachbart zueinander. Auf diese Weise kann durch eine Kupplung zwischen den Haltegelenken 12aa und 12bb jener den Instrumentenhalter 1a tragenden Teil des Manipulators von jenem dem Instrumentenhalter 1b tragenden Teil getrennt und mit diesem verbunden werden. Unlike in the 7 and 8th are in 12 the kinematics arranged so that those the instrument holder 1b bearing kinematics adjacent to each other and those the instrument holder 1a carrying kinematics adjacent to each other. So it's their holding joints 12aa and 12ba respectively. 12bb and 12ab adjacent to each other. In this way, by a coupling between the holding joints 12aa and 12bb that the instrument holder 1a carrying part of the manipulator of that the instrument holder 1b wearing part and be connected to it.

Die in 12 gezeigte Ausgestaltung weist außerdem Vorrichtungen 31a, 31b, 31c und 31d auf, in welchen Laser anordenbar sind, die dort so angeordnet werden können, dass sie durch den Pivotpunkt 4 strahlen. Einige Strahlachsen 32a, 32b und 32c sind in 12 eingezeichnet. Mittels dieser Laser kann ein Chirurg den erfindungsgemäßen Manipulator relativ zum Patienten so positionieren, dass der Pivotpunkt auf dem Bauchschnitt liegt. Dies ist insbesondere vorteilhaft, da bei der Installation des Manipulators normalerweise noch keine Instrumente eingesetzt sind, so dass die Lage des Pivotpunktes abgeschätzt werden müsste. In the 12 embodiment shown also has devices 31a . 31b . 31c and 31d into which lasers can be arranged, which can be arranged there so that they pass through the pivot point 4 radiate. Some beam axes 32a . 32b and 32c are in 12 located. By means of these lasers, a surgeon can position the manipulator according to the invention relative to the patient so that the pivot point lies on the abdominal incision. This is particularly advantageous because during the installation of the manipulator usually no instruments are used, so that the position of the pivot point would have to be estimated.

Claims

Manipulator for minimally invasive surgery, comprising a first instrument holder ( 1a ) extending along a first instrument axis ( 6a ) extends longitudinal axis, a second instrument holder ( 1b ) extending along a second instrument axis ( 6b ) extends longitudinal axis, a first kinematics, the first instrument holder ( 1a ), a second kinematics connecting the second instrument holder ( 1b ), the first instrument holder ( 1a ) is arranged on the first kinematics such that the first instrument axis ( 6a ) coaxial with one always through a pivot point ( 4 ) extending first pivot axis ( 5a ) and in the pivot point ( 4 ) is pivotable, and wherein the second instrument holder ( 1b ) is arranged on the second kinematics such that the second instrument axis ( 6b ) parallel and spaced by a first distance greater than zero to one always through said pivot point ( 4 ) extending second pivot axis ( 5b ), which pivot axis ( 5b ) in the pivot point ( 4 ) is pivotable.

Manipulator according to the preceding claim, comprising at least one further instrument holder ( 1c ), which is located along one of further instrument axis designated longitudinal axis extends, and at least one more kinematics for each additional instrument holder, the corresponding further instrument holder ( 1c ), whereby the further instrument holder ( 1c ) is arranged on the corresponding further kinematics such that the further instrument axis is spaced apart in parallel and by a further distance greater than zero to one always through the said pivot point ( 4 ) extending further Pivotachse running in the pivot point ( 4 ) is pivotable, wherein preferably the further distance is different from the first distance.

Manipulator according to one of the preceding claims, wherein the kinematics on a support structure ( 8th ), the pivot point ( 4 ) relative to the support structure ( 8th ) is fixed.

Manipulator according to the preceding claim, wherein the kinematics on the support structure via at least one coupling ( 22 ), which release and connect the kinematics of the support structure ( 8th ) and driving forces for driving the kinematics of one on the support structure ( 8th ) arranged drive ( 21 ) transmits to the kinematics.

Manipulator according to one of the two preceding claims, wherein one or all of said kinematics comprises at least one arm ( 9a . 9b ) with two via a single-axis intermediate joint ( 11a . 11b ) connected thighs ( 10aa . 10 ab . 10ba . 10bb ), wherein in each case one of the legs ( 10 ab . 10bb ) at its the intermediate joint ( 11a . 11b ) facing away with the corresponding instrument holder ( 1a . 1b ), and the other leg ( 10aa . 10ba ) at its the intermediate joint ( 11a . 11b ) side facing away in each case via a holding joint ( 12a . 12b ) with the support structure ( 8th ), wherein in each case one axis of rotation designated as the intermediate joint axis of the intermediate joint ( 11a . 11b ) and an axis of rotation designated as a hinge axis of the support joint ( 12a . 12b ) in each position of the corresponding instrument holder ( 1a . 1b ) through the pivot point ( 4 ) runs.

Manipulator according to one of the preceding claims, wherein one or all of said kinematics comprises two arms ( 9 aa . 9ab . 9ba . 9bb ) each with two via a single-axis intermediate joint ( 11aa . 11ab . 11ba . 11bb ) connected thighs ( 10aaa . 10aba . 10aab . 10abb . 10baa . 10bba . 10bab . 10bbb ), wherein in each case one of the legs ( 10aba . 10abb . 10bba . 10bbb ) at its the intermediate joint ( 11aa . 11ab . 11ba . 1 bb ) facing away with the corresponding instrument holder ( 1a . 1b ), and the other leg ( 10aaa . 10aab . 10baa . 10bab ) at its the intermediate joint ( 11aa . 11ab . 11ba . 1 bb ) side facing away in each case via a holding joint ( 12ba . 12bb . 12aa . 12ab ) with the support structure ( 8th ), wherein in each case one axis of rotation designated as the intermediate joint axis of the intermediate joint ( 11aa . 11ab . 11ba . 1 bb ) and an axis of rotation designated as a hinge axis of the support joint ( 12ba . 12bb . 12aa . 12ab ) in each position of the corresponding instrument holder ( 1a . 1b ) through the pivot point ( 4 ), wherein the support joint axes of both the arms ( 9 aa . 9ab . 9ba . 9bb ) of the respective kinematics are coaxial.

Manipulator according to the preceding claim, wherein both arms ( 9 aa . 9ab . 9ba . 9bb ) at least one, preferably both, of the kinematics on the same side of a through the hinge axis ( 23 ) and the instrument axis of the instrument holder connected to this kinematics ( 1a . 1b ) or the arms of at least one, preferably both, of the kinematics on opposite sides of a through the hinge axis ( 23 ) and the instrument axis of the plane connected to this kinematics instrument holder plane are arranged.

Manipulator according to one of claims 5 to 7, wherein each a holding joint by means of a respective drive element ( 21a . 21b . 21c . 21d ) is drivable for rotation about the support joint axis, wherein the drive elements starting from the drive elements ( 21a . 21b . 21c . 21d ) are arranged in the same order as the kinematics driven by the respective hinges ( 12ba . 12bb . 12aa . 12ab ) are arranged starting from the nearest kinematics drive element.

Manipulator according to the preceding claim, wherein each a holding joint, each with a drive element ( 21a . 21b . 21c . 21d ) via a respective cylindrical shaft ( 23a ' . 23b ' . 23c ' . 23d ' . 23a " . 23b " . 23c " . 23d " ), wherein the waves of all pairs of drive element and support joint coaxial with the support joint axis extend into each other, wherein the order of the waves from outside to inside with the order of the holding joints ( 12ba . 12bb . 12aa . 12ab ) matches from the drive elements.

Manipulator according to one of the two preceding claims, wherein the legs ( 10 ) are elongated between the joints arranged on them and are bent such that the axes of rotation of their joints are at an angle to one another such that the axes of rotation are at least in the pivot point ( 4 ), preferably the Thighs ( 10 ) extend in its longitudinal direction circular arc with the pivot point ( 4 ) as the center.

Manipulator according to one of claims 5 to 10, wherein the Haltegelenkachsen all kinematics are coaxial with each other.

Manipulator according to one of claims 5 to 11, wherein at least one of the arms each have a drive ( 21a . 21b ), with which a rotation of the legs ( 10 ) of this arm ( 9 ) about the intermediate joint axis of this arm ( 9 ) can be actuated.

Manipulator according to one of claims 5 to 12, wherein each of the arms ( 9 aa . 9ab . 9ba . 9bb ) of the kinematics by means of one drive each ( 21a . 21b . 21c . 21d ) can be actuated about the respective support joint axis.

Manipulator according to one of claims 1 to 3, wherein one or all of the kinematics one around the pivot point ( 4 ) arc-shaped curved guide ( 16a . 16b ), and a holder, which along the guide ( 16a . 16b ) around the pivot point ( 4 ) is displaceable, preferably the leadership ( 16a . 16b ) via a uniaxial holding joint ( 12a . 12b ) with the pivot point ( 4 ) extending Haltegelenkachse on a support structure ( 8th ), the pivot point ( 4 ) relative to the support structure ( 8th ) is fixed.

Manipulator according to one of claims 1 to 3, wherein one or all of the kinematics are designed as a double parallelogram, wherein the kinematics in each case a first ( 18aa . 18ba ) and a second ( 18ab . 18bb ), with a carrying structure ( 8th ) against which the pivot point ( 4 ) is fixed, via a support joint rotatable about a support axis ( 12a . 12b ), and a third ( 18ac . 18bc ) and a fourth ( 18ad . 18bd ) Leg, wherein the third leg ( 18ac . 18bc ) with the first leg ( 18aa . 18ba ) on the support structure ( 8th ) end connected via an intermediate joint, and wherein the fourth leg ( 18ad . 18bd ) with the second leg ( 18ab . 18bb ) is connected at its end facing away from the support structure via an intermediate joint, wherein the second leg ( 18ab . 18bb ) with the third leg ( 18ac . 18bc ) is connected by a joint which is spaced from the intermediate joints, and wherein the third ( 18ac . 18bc ) and the fourth ( 18ad . 18bd ) Legs at their ends facing away from the intermediate joints via a fifth leg ( 18A . 18be ), wherein a longitudinal axis of the fifth leg ( 18A . 18be ) coaxial with the corresponding pivot axis ( 5a . 5b ).

Manipulator according to the preceding claim, comprising at least one drive element, with which one of the leg connected to the corresponding holding joint ( 18ba . 18bb . 18aa . 18ab ) of one or both of the kinematics is rotatable about an axis perpendicular to the support joint axis, or with which the first ( 18aa . 18ba ) or second ( 18ab . 18bb ) Thighs opposite the third ( 18ac . 18bc ) or fourth leg ( 18ad . 18bd ) of one or both of the kinematics are rotatable about a direction perpendicular to a longitudinal direction of the respective legs direction.

Manipulator according to one of the preceding claims, comprising at least one drive element, with each one of the holding joints is rotatable about the support joint axis.

Manipulator according to one of the preceding claims, comprising at least two lasers, which are arranged so that their beam axis passes through the pivot point.