一种根据本发明专利技术的外科手术器械具有预紧的牵拉工具对，该牵拉工具对包括第一牵拉工具回行段(1；1′，1″)和反向的第二牵拉工具回行段(2；2′，2″)，用于通过主动装置(A，A′；A″)使手术器械、特别是末端执行器(3.1；3.1′；3.1″)的自由度被反向地致动，其中，第一牵拉工具回行段具有比第二牵拉工具回行段更大的牵拉刚度(c1)。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种特别是机器人引导的外科手术器械，一种具有这种手术器械的外科手术机器人，以及一种用于设计和远离身体地致动这种手术器械的方法。
技术介绍
特别是在受机器人支持的微创外科手术中，经常通过反向的牵拉工具对(Zugmittelpaare)使手术器械致动。例如与主动轮相联接的血管夹钳的钳颚可以通过两个缠绕该主动轮的引线的反向致动而旋转，以使血管夹钳闭合或张开。为了防止引线松弛以及在主动轮上滑移，需要对引线进行预紧。但是这种预紧使得引线和支承件承受载荷，并且限制了钳颚所能施加的最大的力，在此，为了简洁起见，也将反平行的力偶(即转矩)通称为力。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于提出一种经过改进的、特别是机器人引导的外科手术器械，或者说改进这种外科手术器械的运行。本专利技术的这一目的通过一种具有权利要求1所述特征的外科手术器械或一种具有如权利要求14、15所述特征的方法来实现。权利要求13要求保护一种具有相应器械的外科手术机器人。优选的扩展方案由从属权利要求给出。根据本专利技术的一个方面，外科手术器械具有一个或多个被预紧的牵拉工具对，该牵拉工具对分别具有第一牵拉工具回行段和反向的第二牵拉工具回行段，用于通过主动装置(Eintriebsanordnung)使手术器械的自由度相反地致动。牵拉工具特别可以被构造为绳索状或缆绳状的，或者是带状或者说皮带状的，特别是平面状的、楔形的和/或肋条带状的或皮带状的。在一种实施方式中，牵拉工具可以包括合成材料和/或金属，特别是由合成材料和/或金属构成。在此，牵拉工具回行段特别是指在主动装置的主动节肢和从动装置、特别是末端执行器从动装置的从动节肢之间的牵拉工具的(自由)部分。在一种实施方式中，牵拉工具关于牵拉工具的纵轴线被特定于轴向地、持久地或可松脱地、特别是摩擦配合、材料配合或形状配合地固定在主动节肢和从动节肢上。据此，牵拉工具或其位于主动节肢和从动节肢上的固定部之间的部分在本专利技术中就代表牵拉工具回行段。在另一种实施方式中，牵拉工具分别至少局部摩擦配合地缠绕主动节肢和从动节肢。据此，牵拉工具的在通过主动节肢和从动节肢或者说在主动节肢和从动节肢上的卷起或放开之间的部分在本专利技术中分别代表牵拉工具回行段。就此而言，本专利技术意义下的牵拉工具回行段同样也代表(固定的)牵拉工具的固定区域或者(卷起或放开的)牵拉工具的变化区域。在一种实施方式中，一侧开放的牵拉工具摩擦配合地至少局部缠绕主动节肢，在此，其两个端部分别固定在相对置的从动节肢上。据此，牵拉工具的在通过主动节肢或者说在主动节肢上的卷起或放开和在从动节肢上的固定之间的部分分别代表本专利技术意义下的牵拉工具回行段。相反在另一种实施方式中，一侧开放的牵拉工具摩擦配合地至少局部缠绕从动节肢，在此，其两个端部分别固定在相对置的主动节肢上。据此，牵拉工具的在通过从动节肢或者说在从动节肢上的卷起或放开和在主动节肢上的固定之间的部分分别代表本专利技术意义下的牵拉工具回行段。相应地，在一种实施方式中，一个或多个牵拉工具对的第一牵拉工具回行段和第二牵拉工具回行段分别在从动侧、特别是在末端执行器侧和/或在主动侧彼此连接，或者相互独立地固定在主动节肢和/或从动节肢上。相应地，一个或多个牵拉工具对可以封闭或环形地、半开放或单侧地连接，或者由两个单独的牵拉工具构成。在一种实施方式中，第一牵拉工具回行段和第二牵拉工具回行段通过同一主动节肢致动和/或通过同一从动节肢致动。例如，牵拉工具可以缠绕主动轮或固定在晓板的两个侧边上。第一牵拉工具回行段和第二牵拉工具回行段同样也可以通过单独的主动节肢致动和/或通过单独的从动节肢致动，在此，在一种扩展方案中，优选主动装置的单独的主动节肢或从动装置的单独的从动节肢特别是被机械地、液压地、气动地和/或控制技术地实现反向同步。例如，两个反向同步的线性执行元件可以反向地牵拉或推送第一牵拉工具回行段和第二牵拉工具回行段，或者两个牵拉工具端部可以反向地调整机械装置(例如平行四边形机械装置)的两个联接件。在一种实施方式中，在主动装置和从动装置之间可以设置一个或多个引导节肢和/或联接节肢、特别是皮带轮，用于引导或联接牵拉工具回行段。通过牵拉工具对被反向致动的自由度特别可以是手术器械的末端执行器的运动自由度，尤其是平移自由度或转动自由度，例如手术刀、钩子或者夹子、剪刀、钳子等的钳颚的转动。相应地，从动装置可以是末端执行器从动装置，并且一个多个从动节肢可以与由单一组件或多个组件构成的末端执行器联接，特别是固定地连接。自由度同样也可以是铰接式器械杆等的关节自由度。相应地，从动装置可以是器械杆从动装置，并将一个或多个从动节肢与铰接式器械杆相联接。在一种实施方式中，自由度是末端执行器相对于器械杆的枢转自由度，末端执行器可运动或铰接地安装在该器械杆上，或者自由度是一器械杆部分相对于另一器械杆部分的枢转自由度，末端执行器可运动或铰接地安装在该另一器械杆部分上。在一种实施方式中，为了使器械、特别是末端执行器的两个或多个自由度反向地致动，设有多个反向的牵拉工具对，下面为简洁起见，特别是借助牵拉工具对进一步说明本专利技术。在后面将要详细说明的图1示出了主动节肢A上的主动力Fa和反作用力矩Mr之间的静态平衡，该反作用力矩由于末端执行器3.1的设计而作用于从动节肢3上。主动节肢和从动节肢通过牵拉工具对与第一牵拉工具回行段1和反向的第二牵拉工具回行段2联接，这些牵拉工具回行段分别通过预紧件来预紧，以使其在非致动状态下具有牵拉预紧力或预紧切向力(Vorspannschnittkraf t)Fv。由于主动力Fa或反作用力矩Mr的原因，在被拉动的第一牵拉工具回行段1中的牵拉预紧力或切向力^将增大一弹性分量(Δ 1.C1)，该弹性分量由该牵拉工具回行段的附加伸长Δ 1和牵拉刚度ci来确定:Fi = Fv+ A 1.ci (1)。相应地，在松弛的第二牵拉工具回行段2中的牵拉预紧力或切向力F2会减少一弹性分量(△ 1.C2)，该弹性分量由该牵拉工具回行段的反向缩短△ 1和牵拉刚度C2来确定:F2 = Fv- A 1.C2 (2)0反作用力矩Mr则由根据这两个切削力&、内和杠杆臂r的静态力矩平衡得出:Mr= (F1-F2).r (3)，并与公式(1)、(2)相结合等到:Mr= (ci/c2+l).(C2.Δ 1).r (4)在松弛的第二牵拉工具回行段2中，当消失的牵拉预紧力或切削力F2= 0时，得出最大反作用力矩Mr,max并由此得到可由末端执行器施加在周围环境上的最大的力或可传递的最大主动力FA,max:Fv= Δ 1.。2 (5)代入⑷中，得到MR,max= (Cl/C2+1).Fv.r (7)由上可知，在牵拉工具对被相同预紧的情况下，如果增大第一牵拉工具回行段和第二牵拉工具回行段的牵拉刚度的比例，则最大反作用力矩Mr,max可以被放大，并由此使得特别是可由末端执行器施加在周围环境上的最大力增大;或者反过来说，对于相同的最大反作用力矩，仅需要很小的预紧力Fv。由于该预紧力特别是对牵拉工具加载，还要对支承件加载，并且难以施加，因此通过增大牵拉刚度的比例而有利地改进了器械，特别是器械的使用寿命会由于支承件和牵拉工具负载的减小而增加，和/或由于最大反作用力矩的增大并由本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种外科手术器械，具有预紧的牵拉工具对，所述牵拉工具对具有第一牵拉工具回行段(1；1′，1″)和反向的第二牵拉工具回行段(2；2′，2″)，用于通过主动装置(A，A′；A″)使所述器械、特别是末端执行器(3.1；3.1′；3.1″)的自由度被反向地致动，其特征在于，所述第一牵拉工具回行段具有比所述第二牵拉工具回行段更大的牵拉刚度(c1)。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：S·布鲁德尼克，
申请(专利权)人：库卡罗伯特有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE
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