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WO2023006682A1 - Input unit for a medical instrument, and medical system comprising an input unit - Google Patents

Input unit for a medical instrument, and medical system comprising an input unit Download PDF

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Publication number
WO2023006682A1
WO2023006682A1 PCT/EP2022/070829 EP2022070829W WO2023006682A1 WO 2023006682 A1 WO2023006682 A1 WO 2023006682A1 EP 2022070829 W EP2022070829 W EP 2022070829W WO 2023006682 A1 WO2023006682 A1 WO 2023006682A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
tool
rotating element
input unit
control unit
input
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2022/070829
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Dominik Längle
Janosz SCHNEIDER
Sven Axel Grüner
Jochen Stefan
Thorsten Ahrens
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Karl Storz SE and Co KG
Original Assignee
Karl Storz SE and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Karl Storz SE and Co KG filed Critical Karl Storz SE and Co KG
Priority to EP22758153.5A priority Critical patent/EP4376751A1/en
Publication of WO2023006682A1 publication Critical patent/WO2023006682A1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/70—Manipulators specially adapted for use in surgery
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/70—Manipulators specially adapted for use in surgery
    • A61B34/71—Manipulators operated by drive cable mechanisms
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods
    • A61B2017/00973—Surgical instruments, devices or methods pedal-operated

Definitions

  • Input unit for a medical instrument and medical system with an input unit
  • the present invention relates to an input unit for operating a medical instrument according to the preamble of claim 1.
  • the present invention also relates to a medical system with at least one input unit according to the invention and at least one medical instrument.
  • a generic input unit for operating a medical instrument is known from US Pat. No. 5,454,827 A, for example.
  • the known medical instrument comprises a hollow shaft extending along a longitudinal axis for receiving steering wires, the shaft having a tool formed along an axis of extension on the distal side and a control unit on the proximal side, which is designed to manipulate the tool by means of the steering wires. That is.
  • the control unit has a spatially adjustable disc which is coupled to four steering wires and can pivot the tool relative to the longitudinal axis via pivoting members arranged on the distal side.
  • a generic input unit with first input means is provided, which can be operated by an operator's hand. Ergonomic user inputs from the operator are thus implemented continuously, that is to say true to pan and/or rotation, in the manipulation of the tool.
  • the tool can also be manipulated using operating means interacting with the index finger of the operator, for example to adjust a tool designed as a jaw part between an open and a closed state.
  • a limited rotation of the tool can be implemented by rotating the gripped input unit, with the rotation being represented by the natural freedom of movement of the hand and/or arm of the operator.
  • the adjustment movements of the tool always follow the natural movements of the operator's hand or arm, specifically in an uninterrupted and/or absolute manner.
  • the mechanically coupled tool continuously follows the operator's ergonomically limited user inputs so that the operator is always in control of the tool and precise work is thus made possible during operational use.
  • the generic input units enable the precise implementation of minimally invasive medical operations, for example in order to take tissue samples, sew up tissue or carry out other operational actions in a sensitive environment.
  • a disadvantage of the known input unit is the limited and/or restricted manipulation of the tool, since the natural user movement is reproduced with pan and rotation accuracy, which is why, in addition to the mechanical and/or structural limitation of the tool, there is a limitation due to the degree of natural freedom of movement of the operator.
  • medical instruments are also known which, by means of a spindle, enable the tool to be rotated in a mechanically limited manner for a limited range of rotation.
  • Input units are used for the control, which allow the tool to be controlled in a rotationally accurate manner, with the operator breaking the restricted freedom of movement to overcome the operator’s restricted freedom of movement, in that the operator grasps the first input means, or there is a brief interruption and/or Decoupling between the input unit and the tool for resetting and/or returning the first input means, which is always associated with a brief loss of control over the tool.
  • the operator should always retain control of the tool, so that there is always an uninterrupted coupling between the first input means and the tool, independently of the control of the endless rotational movement of the tool, in order to allow the user movements to be pivoted and/or rotationally true to map the tool.
  • the object of the present invention is therefore to propose an input unit which overcomes the disadvantages known from the prior art.
  • the task consists in specifying a medical system with at least one input unit according to the invention and at least one medical instrument. This task is solved by an input unit with the features of claim 1 . Furthermore, the object is achieved by a medical system according to the invention.
  • the input unit is designed to operate a medical instrument with a hollow shaft extending along a longitudinal axis for receiving guide wires, with a tool being arranged at a first or distal soapy end of the shaft and extending along an axis of extension . Furthermore, a control unit for manipulating the tool by means of the steering wires is provided on a second or proximal end of the shaft.
  • the first input means according to the invention are designed for the continuous, pivoting and/or rotationally accurate conversion of an ergonomically limited user input from an operator into an adjustment movement of the tool in a first handling mode, in order to move the tool relative to the longitudinal axis by the first input means using the steering wires via the control unit to swivel and/or to rotate around the extension axis. Due to the structural design of the shank, which is designed to be rigid in some areas, the tool can only be pivoted over a limited pivoting range in relation to the longitudinal extension of the shank.
  • the rotation of the tool is only possible over a limited range of rotation, which is due to the natural mobility of the operator, in particular a hand of the operator gripping the first operating means, which then in relation to the continuous, i.e. absolute introduction of a rotation due to the structure of the human arm is limited in terms of range of rotation.
  • First operating means for manipulating the tool are preferably provided as the first input means, which continuously, i.e. without interruption in the coupling between the first operating means and the tool, translate, implement and/or transform the ergonomically limited user input into the manipulation of the work - map stuff.
  • the first operating means is preferably a joystick, a gimbal, a gimballed control element, a gimbaled pressure element or an equivalent input unit for detecting natural spatial movements of the operator in all spatial directions.
  • the first input means, in particular the first operating means are designed in such a way that movements can be detected in all degrees of freedom and in the first handling mode are pan and/or rotation-true, preferably pan and/or rotation-like, but in any case can be continuously transferred to the tool.
  • the second input means which are designed for the at least partial, non-absolute activation of at least one further user input into an endless rotational movement of the tool in the second handling mode, are designed according to the invention by a foot control unit, which can be operated and/or operated with the foot of the operator has a controllable rotating element for detecting and setting the further user input.
  • the second input means as a foot control unit
  • generic input units for operating medical instruments in the first handling mode can be retrofitted with the additional control of the tool in the second handling mode and thus expanded. It is thus advantageously possible that after the medical instrument has been exchanged and the included tool has been expanded to include the capability of endless rotation, the previous first input means can be supplemented with the foot control unit according to the invention.
  • this also leads to a broader acceptance of corresponding systems, since the trained operating personnel can switch from controlling the tool only in the first handling mode to controlling the tool in the first handling mode and in the second Handling mode is perceived as easy.
  • the rotating element can be rotated in the left direction to control a rotational movement of the tool directed to the left and in the right direction to control a rotational movement of the tool directed to the right.
  • the rotating element is designed as a cylindrical rolling element and has a longitudinal extent of between 5 cm and 30 cm, preferably between 5 cm and 25 cm, more preferably between 5 cm and 20 cm.
  • the configuration of the rotating element as a cylindrical rolling element enables simple and safe operation and/or control of the rolling element with the foot, since the longitudinal extension of the rolling element allows a Ergonomic operation or control of the rolling element to be rotated is made possible.
  • the rotating element moves from a rest position along a right or first direction of rotation into a right end stop and/or a first setting position and/or along a left or second direction of rotation into a left end stop and/or second setting position rotatable, in such a way that in the right end stop and/or the first setting position, an endless rotational movement of the tool directed to the right can be activated and that in the left end stop or second setting position, an endless rotational movement of the tool directed to the left can be activated can be activated.
  • a matching direction of rotation between the rotating element and the tool enables intuitive control of the tool in the second handling mode. Furthermore, by activating the endless or permanent rotational movement of the tool by rotating the rotating element to the right or left end stop, the operation of the rotating element is made easier, since the rotating element does not have to be repeatedly used with the foot to introduce longer-lasting rotational movements has to be scraped off or put into a rotational movement.
  • the rotating element includes at least one first pressure switch, with the rotating element being designed in such a way that when the right end stop or the first setting position is reached, the first pressure switch can be actuated by the rotating element and / or can be activated and that when the left end stop or the second setting position is reached, the first pressure Switch or another pressure switch can be actuated and/or activated by the rotating element.
  • the first pressure switch and/or the further pressure switch is designed as a button in order to simply implement the activation of the endless or permanent rotational movement of the tool.
  • the rotating element when rotating in the right direction, can not only be rotated into a first setting position, but can also be gradually adjusted into further setting positions in the same direction.
  • this advantageously also allows the rotational speed of the tool or an angular range to be rotated to be specified in a standardized manner in the second handling mode.
  • a selection of the rotational speed and/or the angular range should then also be implementable through further adjustment positions.
  • the foot control unit comprises a wedge-shaped housing unit with a slanted upper side, with the foot control unit being set down and/or arranged on a surface, in particular on the floor of the room, in an operating state of the foot control unit in such a way that the slanted upper side is aligned in the direction of the operator is.
  • a corresponding configuration and/or alignment advantageously enables ergonomic operation of the rotating element by the operator's foot placed on the ground, in which case the heel of the foot can be placed on the ground and the foot control unit can be operated with the ball of the foot in order to Introduce rotational movement into the rotating element.
  • the rotating element comprises a rotation axis which is arranged in a plane which is aligned parallel to the sloping upper side, with the rotating element protruding in the radial direction in sections from the upper side in such a way that the operator, in particular a seated operator the heel of the foot can be placed on the ground to control the foot control unit and a rotational movement can be introduced into the rotating element by pivoting movements of the ball of the foot can be brought in order to introduce the further user input for controlling the endless rotational movement into the rotating element.
  • the rotating element in particular the cylindrical rolling element, has a roughened and/or structured, in particular corrugated, outer layer on the casing side, which is preferably made of an elastic material, it being further preferred when the outer surface has a high frictional resistance.
  • the additional, outer layer can advantageously simplify operation, ie rotating the rotating element with the foot, since the rotating element can be carried along by the pivoting ball of the foot without applying a large force in the radial direction.
  • a material with a high frictional resistance that adheres to the shoe and thus facilitates the operation of the rotating element when the rotational movement is introduced is particularly suitable for this purpose.
  • the foot control unit in particular the housing unit and/or the cylindrical roller element, has an imprint and/or an identification to indicate the direction of rotation of the rotating element for determining the direction of rotation of the tool for symbolically represent an inexperienced operator.
  • the control of the tool in the second handling mode can thus advantageously be simplified, since the direction of rotation of the tool is displayed directly on the foot control unit when the rotating element is rotating.
  • a medical system in particular an end effector and/or a surgical robot, which has at least one input unit according to the invention and a medical instrument.
  • the medical instrument includes a hollow shaft extending along a longitudinal axis, a control unit, and a tool for surgical use.
  • the shank is designed to receive steering wires for mechanically steering the tool, the tool being arranged at a distal end of the shank and extending along an axis of extension.
  • the control unit is arranged on the proximal end of the shaft and is operatively connected to the tool via the steering wires in order to pivot the tool in a first handling mode, in particular to pivot it to a limited extent and to rotate it in a limited manner, the tool being Control unit can also be rotated endlessly in a second handling mode.
  • the medical instrument preferably has a spatially adjustable disk in order to pivot the steering wires along the longitudinal axis of the shaft, the disk being rotatable about the longitudinal axis together with the shaft and the steering wires, and the control unit preferably being designed to pivot the disk .
  • the tool is preferably designed as a jaw part, in particular a jaw clamp, forceps, intestinal forceps, scissors, a needle holder, a probe hook or a similar surgical tool.
  • FIG. 2a to FIG. 2c a perspective view of a tool of the medical instrument according to FIG.
  • FIG. 3a to FIG. 3c a perspective view of the known tool from FIG.
  • FIG. 4 shows a preferred embodiment of the foot control unit according to the invention.
  • FIG. 1 shows a medical system 1000 with a medical instrument 12 which can be operated using an input unit 10 according to the invention designed as a black box.
  • the medical instrument 12 has a hollow shaft 14, which on the proximal side or on a proximal end 30 includes a control unit 18, also shown only as a black box, and on the distal side or on a distal end 32, a tool 16, the tool 16 is in operative connection with the control unit 18 via steering wires 20 .
  • the control unit 18 enables an endless rotational drive of the tool 16 shown in the figure, which is pivoted by 90°.
  • the tool 16 is a tool 16 provided with jaw elements 34, in particular a jaw part 17, the jaw elements 34 also being adjustable via the control unit 18 in the manner of pliers between an open state and a closed state.
  • the tool 16 can be swiveled relative to the longitudinal axis L of the shank 14 via a joint mechanism 36, the joint mechanism 36 being formed by swivel members 38 arranged at the distal end 32 of the shank 14, which are connected via steering wires 20 running in the longitudinal direction L of the shank 14 are connected to a drive 40 (not shown in the figure) arranged at the proximal end 30 of the shaft 14, such that a movement of the drive 40 on the proximal side and a corresponding relative movement of the pivoting members 38 on the distal side cause the tool 16 to pivot.
  • a corresponding drive 40 is known, for example, from the already mentioned DE 102019 121 092 A1 of the applicant.
  • the steering wires 20 are connected on the proximal side to a disk, not shown in the figure, which can be spatially pivoted and rotated by means of the drives 40 .
  • the pivoting of the disc causes the steering wires 20 to partially stretch along the longitudinal axis L of the shaft 14 and that the tool 16, which extends in a z-direction of a Cartesian coordinate system, pivots proportionately about the spatial axes x, y of the Cartesian coordinate system by means of the joint mechanism 36 permit.
  • the pivoting movements ⁇ x , ⁇ about the spatial axes x, y thus allow the tool 16 to be spatially aligned.
  • the tool 16 can also be rotated permanently or endlessly relative to the control unit 18 .
  • the tool 16 can also be adjusted along the longitudinal axis L by the steering wires 20 at the same time for permanent rotation about the longitudinal axis L.
  • the spatial orientation of the tool 16 can be compensated for during the permanent rotation of the shank 14, with the tool 16 rotating about its axis of extension E with a rotational movement ⁇ E. If the tool 16 is in a non-pivoted state, the axis of extension E of the tool 16 corresponds to the longitudinal axis L of the shaft 14, ie it extends in the z-direction of the Cartesian coordinate system.
  • FIG. 2a to FIG. 2c to illustrate the functioning of the first input means 22 of the input unit 10 according to the invention, the active principle when converting an ergonomic user input by an operator into a manipulation of the tool 16 designed as a jaw part 17 is shown schematically.
  • FIG. 2a the input unit 10 and the jaw part 17 are shown in a rest position or a basic position, each with markings 42 to clarify the alignment.
  • the first input means 22 are designed as a tangible cylinder which is in operative contact with the control unit 18 (not shown) by means of a cardanic suspension (not shown).
  • the ergonomic user input is limited to a rotation of the jaw part 17 about its axis of extension E in the first handling mode.
  • the rotational movement w z of the first input means 22 and the rotational movement ⁇ E of the tool 16 are designed to be rotationally accurate to one another, ie they have the same angular speeds in terms of amount.
  • the first input means 22 were rotated counterclockwise by a first angular range XI, with this rotational movement being transmitted to the jaw part 17 at the correct angle. Furthermore, the first input means 22 were then rotated clockwise from the position shown in FIG. 2b by a second angular range X2 with reference to FIG.
  • the operator's hand always remains in contact with the first input means 22, so there should be no changing of the grip or brief interruption in the first handling mode, since continuous and preferably uninterrupted imaging of the data entered in the first input means 22 introduced rotational movement w z - is to be realized in the rotational movement ⁇ E of the jaw part 17.
  • An operator thus has continuous and uninterrupted control over the adjustment movement of the tool 16, in particular in order to carry out precisely complex minimally inva- to be able to carry out sive interventions and / or medical operations in a sensitive environment.
  • the range of rotation is limited to a maximum angle of rotation of about ⁇ 90° around the resting position and thus a total of about 180° around the resting or basic position.
  • the tool 16 in addition to the control of the tool 16 in the first handling mode, the tool 16 is also controlled via the second input means 24 in the second handling mode.
  • the second input means 24 are formed by the identical tangible cylinder in order to realize the control of the tool 16 both in the first handling mode and in the second handling mode.
  • FIG. 3a as in FIG. 2b, the first input means 22 and thus also the second input means 24 are shown rotated counterclockwise from the basic position of FIG 17 was displayed true to rotation and caused a corresponding rotation. The tool was thus controlled in the first handling mode.
  • the cylinder was rotated by a further user movement around the third angular range X3, which is larger than the first angular range XI, as a result of which the second input means 24 were guided to an end stop 44, in which an endless rotational movement of the jaw part was activated 17 is coming.
  • the jaw part 17 thus rotates endlessly about its axis of extension E as a result of the additional user input 21.
  • the endless rotation of the tool 16 is interrupted again by returning the second input means 24 to the basic position according to FIG. 3c.
  • the tool 16 does not follow the movement of the second input means 24 back into the basic position, so that the position of the markings 42 of the tool 16 and the input unit 10 can be adjusted relative to one another.
  • the further user input is, however, still uninterruptedly linked to the rotational movement ⁇ E of the tool 16 in order to always ensure complete control over the tool movement.
  • the ergonomically operable range of rotation is expanded as desired from approximately ⁇ 90° to the rest position or basic position by the second input means 24 without the operator losing control of the jaw part 17 in the process.
  • FIG. 4 shows a preferred embodiment of the second input means 24 planned within the scope of the present input unit 10 according to the invention, which are formed by a foot control unit 400 according to the invention.
  • the foot control unit 400 comprises a rotating element 402 mounted so as to be rotatable about a rotation axis RI, which can be operated by a foot of the operator, i.e. can be rotated, in order to enable the further user input to be detected and thus to rotate the tool 16 (not shown in the figures) endlessly about its axis of extension .
  • the rotating element 402 is in the form of a cylindrical rolling element 403 which has a length of approximately 15 cm.
  • the outer surface of the cylindrical rolling element 403 is covered with an outer layer 420 made of an elastomer material, which has a corrugated or roughened surface 424 .
  • the foot control unit 400 comprises a wedge-shaped housing unit 414 which has a slanted upper side 416, the slanted upper side 416 enclosing an opening from which the cylindrical rolling element 403 protrudes in some areas in the radial direction RadR.
  • the foot control unit 400 is advantageously set down on a surface in an operating state 418 of the foot control unit 400, with the cylindrical rolling element 403 being aligned in such a way that it can be operated by an operator with the ball of foot pivoting about the parked heel of the foot in order to start the rotational movements in the Introduce rolling element 403.
  • the slanted top 416 includes a designation 422 formed from directional arrows and letters, which symbolizes the direction of rotation of the rolling element 403 for the selection of the direction of rotation of the tool 16 .
  • the rolling element 403 When operating the foot control unit 400, the rolling element 403 must be rotated according to the marking 422 to the left to control a left rotary movement of the tool 16 and to the right to control a right rotary movement of the tool 16. In order to control several full revolutions, the roller-like rolling element 403 has to be passed over several times.
  • a technical implementation can also be implemented in which the rolling element 403 can be rotated from a rest position 404 shown in the figure into a right or first setting position 406, with a permanent rotational movement of the tool 16 in the right direction in this setting position 406 can be activated.
  • a purely schematic first pressure switch 410 is provided for this purpose, which can be activated by the rolling element 403 in the right setting position 406 . To end the rotational movement of the tool 16, the rolling element 403 must be moved back into the rest position 404 shown in the figure.
  • the rolling element 403 can also be rotated from the rest position 404 into a left or second setting position 408 in order to actuate a further pressure switch 412 (not shown in detail) in order to activate a corresponding direction of rotation in the left direction.
  • the control of the second handling mode can thus be implemented intuitively, with the proposed foot control unit 400 also being optimally retrofittable in order to retrofit generic input units 10 for controlling the tool 16 in the first handling mode for the additional control of the tool 16 in the second handling mode.
  • the invention relates to an input unit 10 for operating a medical instrument 12 with a hollow shaft 14 extending along a longitudinal axis L for receiving guide wires 20, with a tool 16 arranged on the distal side of the shaft 14 and formed along an axis E and a control unit 18 arranged proximally on the shaft 14 for manipulating the tool 16 by means of the steering wires 20, comprising first input means 22 for the continuous, pivoting and/or rotation-accurate, preferably uninterrupted and/or absolute, implementation of an ergono - mixed limited user input 25, in particular a natural user movement of movable first operating means, in an adjustment movement of the tool 16 in a A first handling mode 26 in order to pivot the tool 16 by means of the control unit 18 relative to the longitudinal axis L to a limited extent and/or to rotate it about the axis of extension E to a limited extent.

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Abstract

The invention relates to an input unit (10) for operating a medical instrument (12) comprising a hollow shaft (14) which extends along a longitudinal axis (L) for receiving guiding wires (20), a tool (16) which is arranged on the distal side of the shaft (14) and which is formed along an axis (E) of extension, and a control unit (18) which is arranged on the proximal side of the shaft (14) for manipulating the tool (16) by means of the guiding wires (20). The input unit comprises a first input means (22) for continuously converting an ergonomically limited user input (25), in particular a natural user movement of movable first operating means, into an adjusting movement of the tool (16) in a continuous and pivot- and/or rotation-accurate manner, preferably in an uninterrupted and/or absolute manner, in a first handling mode (26) in order to pivot the tool (16) in a limited manner relative to the longitudinal axis (L) and/or in order to rotate the tool about the axis (E) of extension in a limited manner by means of the control unit (18).

Description

Eingabeeinheit für ein medizinisches Instrument sowie medizinisches System mit ei- ner Eingabeeinheit Input unit for a medical instrument and medical system with an input unit

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Eingabeeinheit zum Betreiben eines medizinischen Instruments nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die vorliegende Erfin- dung ein medizinisches System mit zumindest einer erfindungsgemäßen Eingabeeinheit und zumindest einem medizinischen Instrument. The present invention relates to an input unit for operating a medical instrument according to the preamble of claim 1. The present invention also relates to a medical system with at least one input unit according to the invention and at least one medical instrument.

Eine gattungsbildende Eingabeeinheit zum Betreiben eines medizinischen Instruments ist beispielsweise aus der US 5,454,827 A bekannt. A generic input unit for operating a medical instrument is known from US Pat. No. 5,454,827 A, for example.

Das bekannte medizinische Instrument umfasst einen hohlen, sich entlang einer Längsach- se erstreckenden Schaft zum Aufnehmen von Lenkdrähten, wobei der Schaft distalseitig ein entlang einer Erstreckungsachse ausgebildetes Werkzeug und proximalseitig eine Steu- ereinheit aufweist, die zum Manipulieren des Werkzeugs mittels der Lenkdrähte ausgebil- det ist. Die Steuereinheit weist eine räumlich verstellbare Scheibe auf, die mit vier Lenk- drähten gekoppelt ist und über distalseitig angeordnete Schwenkglieder das Werkzeug rela- tiv zur Längsachse verschwenken kann. The known medical instrument comprises a hollow shaft extending along a longitudinal axis for receiving steering wires, the shaft having a tool formed along an axis of extension on the distal side and a control unit on the proximal side, which is designed to manipulate the tool by means of the steering wires. that is. The control unit has a spatially adjustable disc which is coupled to four steering wires and can pivot the tool relative to the longitudinal axis via pivoting members arranged on the distal side.

Für die Steuerung der Manipulation des medizinischen Instruments ist eine gattungsbil- dende Eingabeeinheit mit ersten Eingabemitteln vorgesehen, die sich mittels der Hand ei- ner Bedienperson bedienen lassen. Somit werden ergonomische Benutzereingaben der Be- dienperson kontinuierlich, also schwenk- und / oder rotationsgetreu in die Manipulation des Werkzeugs umgesetzt. Neben dem reinen Verschwenken des Werkzeugs zum Beein- flussen der Ausrichtung kann das Werkzeug zudem über mit dem Zeigefinger der Bedien- person zusammenwirkende Bedienmittel zusätzlich manipuliert werden, um beispielsweise ein als Maulteil ausgebildetes Werkzeug zwischen einem offenen und einem geschlossenen Zustand zu verstellen. Ferner ist eine begrenzte Rotation des Werkzeugs durch das Rotie- ren der gegriffenen Eingabeeinheit umsetzbar, wobei die Rotation durch die natürliche Bewegungsfreiheit der Hand und / oder des Arms der Bedienperson abgebildet wird. To control the manipulation of the medical instrument, a generic input unit with first input means is provided, which can be operated by an operator's hand. Ergonomic user inputs from the operator are thus implemented continuously, that is to say true to pan and/or rotation, in the manipulation of the tool. In addition to simply swiveling the tool to influence the alignment, the tool can also be manipulated using operating means interacting with the index finger of the operator, for example to adjust a tool designed as a jaw part between an open and a closed state. Furthermore, a limited rotation of the tool can be implemented by rotating the gripped input unit, with the rotation being represented by the natural freedom of movement of the hand and/or arm of the operator.

Bei der Steuerung des medizinischen Instruments folgen die Verstellbewegungen des Werkzeugs somit stets den natürlichen Bewegungen der Hand bzw. des Arms der Bedien- person und zwar in einer ununterbrochenen und / oder absoluten Weise. Mit anderen Wor- ten folgt das mechanisch gekoppelte Werkzeug den ergonomisch begrenzten Benutzerein- gaben der Bedienperson kontinuierlich, damit die Bedienperson stets die Kontrolle über das Werkzeug besitzt und somit ein präzises Arbeiten im operativen Einsatz ermöglicht wird. When controlling the medical instrument, the adjustment movements of the tool always follow the natural movements of the operator's hand or arm, specifically in an uninterrupted and/or absolute manner. In other words, the mechanically coupled tool continuously follows the operator's ergonomically limited user inputs so that the operator is always in control of the tool and precise work is thus made possible during operational use.

Die gattungsbildenden Eingabeeinheiten ermöglichen hierdurch die präzise Durchführung von minimalinvasiven medizinischen Operationen, um beispielsweise Gewebeproben zu entnehmen, Gewebe zu vernähen oder andere operative Aktionen im sensiblen Umfeld auszuführen. As a result, the generic input units enable the precise implementation of minimally invasive medical operations, for example in order to take tissue samples, sew up tissue or carry out other operational actions in a sensitive environment.

Nachteilig bei der bekannten Eingabeeinheit ist die begrenzte und / oder eingeschränkte Manipulation des Werkzeugs, da es zu einer schwenk- und rotationsgetreuen Abbildung der natürlichen Benutzerbewegung kommt, weshalb es zusätzlich zu der mechanischen und / oder konstruktiven Beschränkung des Werkzeugs zu einer Einschränkung aufgrund des Grads der natürlichen Bewegungsfreiheit der Bedienperson kommt. Ferner sind auch medizinische Instrumente bekannt, die mittels einer Spindel ein be- reichsweises mechanisch begrenztes Rotieren des Werkzeugs für einen begrenzten Rotati- onsbereich ermöglichen. Für die Steuerung werden Eingabeeinheiten eingesetzt, die eine rotationsgetreue Steuerung des Werkzeugs ermöglichen, wobei es zum Überwinden der eingeschränkten Bewegungsfreiheit der Bedienperson zu einer Unterbrechung in der Steu- erung kommt, indem die Bedienperson die ersten Eingabemittel umgreift oder es zu einer kurzzeitigen Unterbrechung und / oder Entkopplung zwischen der Eingabeeinheit und dem Werkzeug für ein Zurückstellen und / oder Rückführen der ersten Eingabemittel kommt, was immer mit einem kurzzeitigen Kontrollverlust über das Werkzeug verbunden ist. A disadvantage of the known input unit is the limited and/or restricted manipulation of the tool, since the natural user movement is reproduced with pan and rotation accuracy, which is why, in addition to the mechanical and/or structural limitation of the tool, there is a limitation due to the degree of natural freedom of movement of the operator. Furthermore, medical instruments are also known which, by means of a spindle, enable the tool to be rotated in a mechanically limited manner for a limited range of rotation. Input units are used for the control, which allow the tool to be controlled in a rotationally accurate manner, with the operator breaking the restricted freedom of movement to overcome the operator’s restricted freedom of movement, in that the operator grasps the first input means, or there is a brief interruption and/or Decoupling between the input unit and the tool for resetting and/or returning the first input means, which is always associated with a brief loss of control over the tool.

Ferner existiert zwischenzeitlich eine vielversprechende Weiterentwicklung des beschrie- benen medizinischen Instruments, die in der DE 102019 121 092 Al der Anmelderin be- schrieben ist. Vereinfacht gesagt, wird es nun durch eine verbesserte Mechanik ermöglicht, dass das Werkzeug endlos um seine Erstreckungsachse rotierbar ist. Vorteilhaft ist somit die Rotation des Werkzeugs auch unabhängig von dem Verschwenken des Werkzeugs durchführbar, weshalb der Einsatzbereich des medizinischen Instruments wesentlich erwei- tert wird. Problematisch ist nun die Steuerung eines derart weiterentwickelten medizini- schen Instruments, da die Steuerung einer endlosen Rotation nichtmehr durch die schwenk- und / oder rotationsgetreue Abbildung der Benutzerbewegung ausführbar ist. Da im opera- tiven Einsatz meistens eine Steuerung von zwei Werkzeugen mittels jeweils einer Hand der Bedienperson erfolgt, scheidet eine Steuerung mittels einer 2-Hand-Bedienung aus. Ferner soll die Bedienperson stets die Kontrolle über das Werkzeug behalten, damit es unabhän- gig vom Steuern der endlosen Rotationsbewegung des Werkzeugs stets zu einer ununter- brochenen Kopplung zwischen den ersten Eingabemitteln und dem Werkzeug kommt, um die Benutzerbewegungen schwenk- und / oder rotationsgetreu auf das Werkzeug abzubil- den. Furthermore, there is now a promising further development of the described medical instrument, which is described in DE 102019 121 092 A1 by the applicant. To put it simply, improved mechanics now make it possible for the tool to rotate endlessly about its axis of extension. Advantageously, the rotation of the tool can also be carried out independently of the pivoting of the tool, which is why the field of application of the medical instrument is significantly expanded. The control of a medical instrument that has been further developed in this way is now problematic, since the control of an endless rotation can no longer be carried out by the pivoting and/or rotation-accurate mapping of the user movement. Since in operational use two tools are usually controlled using one hand each of the operator, control using two-hand operation is ruled out. Furthermore, the operator should always retain control of the tool, so that there is always an uninterrupted coupling between the first input means and the tool, independently of the control of the endless rotational movement of the tool, in order to allow the user movements to be pivoted and/or rotationally true to map the tool.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Eingabeeinheit vorzu- schlagen, die die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile überwindet. Insbesonde- re ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Eingabeeinheit anzugeben, die trotz des kontinuierlichen, schwenk- und / oder rotationsgetreuen Umsetzens einer Benutzereingabe die Steuerung einer endlosen Rotation des Werkzeugs ermöglicht. The object of the present invention is therefore to propose an input unit which overcomes the disadvantages known from the prior art. In particular, it is the object of the present invention to specify an input unit which, despite the continuous, pivoting and/or rotation-accurate conversion of a user input, makes it possible to control an endless rotation of the tool.

Ferner besteht die Aufgabe darin, ein medizinisches System mit zumindest einer erfin- dungsgemäßen Eingabeeinheit und zumindest einem medizinischen Instrument anzugeben. Diese Aufgabe wird durch eine Eingabeeinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1 ge- löst. Ferner wird die Aufgabe durch ein erfindungsgemäßes medizinisches System gelöst.Furthermore, the task consists in specifying a medical system with at least one input unit according to the invention and at least one medical instrument. This task is solved by an input unit with the features of claim 1 . Furthermore, the object is achieved by a medical system according to the invention.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angege- ben. In den Rahmen der Erfindung fallen sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von in der Beschreibung, den Ansprüchen und / oder den Figuren offenbarten Merkmalen. Advantageous developments of the invention are specified in the dependent claims. All combinations of at least two features disclosed in the description, the claims and/or the figures fall within the scope of the invention.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen eine Eingabeeinheit mit ersten Eingabemitteln und zweiten Eingabemitteln anzugeben. Die erfmdungsgemäße Eingabe- einheit ist zum Betreiben eines medizinischen Instruments mit einem hohlen, sich entlang einer Längsachse erstreckenden Schaft zum Aufnehmen von Lenkdrähten ausgebildet, wo- bei an einem ersten oder distal seifigen Ende des Schafts ein Werkzeug angeordnet ist, das sich entlang einer Erstreckungsachse erstreckt. Ferner ist an einem zweiten oder proximal- seitigen Ende des Schafts eine Steuereinheit zum Manipulieren des Werkzeugs mittels der Lenkdrähte vorgesehen. An input unit with first input means and second input means is provided within the scope of the present invention. The input unit according to the invention is designed to operate a medical instrument with a hollow shaft extending along a longitudinal axis for receiving guide wires, with a tool being arranged at a first or distal soapy end of the shaft and extending along an axis of extension . Furthermore, a control unit for manipulating the tool by means of the steering wires is provided on a second or proximal end of the shaft.

Die erfindungsgemäßen ersten Eingabemittel sind zum kontinuierlichen, schwenk- und / oder rotationsgetreuen Umsetzen einer ergonomisch begrenzten Benutzereingabe einer Bedienperson in eine Verstellbewegung des Werkzeugs in einem ersten Handhabungsmo- dus ausgebildet, um das Werkzeug durch die ersten Eingabemittel mittels der Lenkdrähte über die Steuereinheit relativ zur Längsachse zu verschwenken und / oder um die Erstre- ckungsachse zu rotieren. Aufgrund der baulichen Ausgestaltung des bereichsweise starr ausgebildeten Schafts ist eine Schwenkung des Werkzeugs in Bezug auf die Längserstre- ckung des Schafts nur über einen begrenzten Schwenkbereich möglich. Ferner ist auch das Rotieren des Werkzeugs nur über einen begrenzten Rotationsbereich möglich, der durch die natürliche Beweglichkeit der Bedienperson, insbesondere einer erste Bedienmittel grei- fenden Hand der Bedienperson, die dann in Bezug auf die kontinuierliche, also absolute Einbringung einer Rotation aufgrund des Aufbaus des menschlichen Arms in Bezug auf den Rotationsbereich begrenzt ist. The first input means according to the invention are designed for the continuous, pivoting and/or rotationally accurate conversion of an ergonomically limited user input from an operator into an adjustment movement of the tool in a first handling mode, in order to move the tool relative to the longitudinal axis by the first input means using the steering wires via the control unit to swivel and/or to rotate around the extension axis. Due to the structural design of the shank, which is designed to be rigid in some areas, the tool can only be pivoted over a limited pivoting range in relation to the longitudinal extension of the shank. Furthermore, the rotation of the tool is only possible over a limited range of rotation, which is due to the natural mobility of the operator, in particular a hand of the operator gripping the first operating means, which then in relation to the continuous, i.e. absolute introduction of a rotation due to the structure of the human arm is limited in terms of range of rotation.

Bevorzugt sind als erste Eingabemittel erste Bedienmittel für das Manipulieren des Werk- zeugs vorgesehen, die kontinuierlich, also ohne Unterbrechung in der Kopplung zwischen den ersten Bedienmitteln und dem Werkzeug, eine Übersetzung, Umsetzung und / oder Umformung der ergonomisch begrenzten Benutzereingabe in die Manipulation des Werk- zeugs abbilden. Bei den ersten Bedienmitteln handelt es sich bevorzugt um einen Joystick, ein Gimbal, ein kardanisch aufgehängtes Bedienelement, ein kardanisch aufgehängtes Druckelement oder eine gleichwertige Eingabeeinheit zum Erfassen von natürlichen Raumbewegungen der Bedienperson in allen Raumrichtungen. Anders ausgedrückt, die ersten Eingabemittel, ins- besondere die ersten Bedienmittel, sind so ausgestaltet, dass Bewegungen in sämtlichen Freiheitsgraden erfassbar sind und im ersten Handhabungsmodus schwenk- und / oder ro- tationsgetreu, bevorzugt schwenk- und / oder rotationsähnlich, in jedem Fall jedoch konti- nuierlich auf das Werkzeug übertragbar sind. First operating means for manipulating the tool are preferably provided as the first input means, which continuously, i.e. without interruption in the coupling between the first operating means and the tool, translate, implement and/or transform the ergonomically limited user input into the manipulation of the work - map stuff. The first operating means is preferably a joystick, a gimbal, a gimballed control element, a gimbaled pressure element or an equivalent input unit for detecting natural spatial movements of the operator in all spatial directions. In other words, the first input means, in particular the first operating means, are designed in such a way that movements can be detected in all degrees of freedom and in the first handling mode are pan and/or rotation-true, preferably pan and/or rotation-like, but in any case can be continuously transferred to the tool.

Die zweiten Eingabemittel, die zum zumindest abschnittsweisen, nicht absoluten Elmsetzen wenigstens einer weiteren Benutzereingabe in eine endlose Rotationsbewegung des Werk- zeugs in dem zweiten Handhabungsmodus ausgebildet sind, sind erfindungsgemäß durch eine Fußbedieneinheit ausgebildet, die ein mit dem Fuß der Bedienperson bedien- und / oder steuerbares Rotierelement zum Erfassen und Elmsetzen der weiteren Benutzereingabe aufweist. The second input means, which are designed for the at least partial, non-absolute activation of at least one further user input into an endless rotational movement of the tool in the second handling mode, are designed according to the invention by a foot control unit, which can be operated and/or operated with the foot of the operator has a controllable rotating element for detecting and setting the further user input.

Bei der vorliegenden erfindungsgemäßen Ausgestaltung der zweiten Eingabemittel als Fußbedieneinheit ist besonders vorteilhaft, dass sich gattungsbildende Eingabeeinheiten zum Betreiben von medizinischen Instrumenten im ersten Handhabungsmodus um die zu- sätzliche Steuerung des Werkzeugs im zweiten Handhabungsmodus nachrüsten und somit erweitern lassen. Somit wird es vorteilhaft ermöglicht, dass nach einem Austausch des me- dizinischen Instruments und somit der Erweiterung des umfassten Werkzeugs um die Fä- higkeit der endlosen Rotation, die bisherigen ersten Eingabemittel mit der erfindungsge- mäßen Fußbedieneinheit ergänzt werden. Neben der grundsätzlichen Möglichkeit der Nachrüstbarkeit, was sich positiv auf etwaige Investitionskosten auswirkt, führt dies auch zu einer breiteren Akzeptanz entsprechender Systeme, da die Umstellung des geschulten Bedienpersonals vom Steuern des Werkzeugs nur im ersten Handhabungsmodus auf das Steuern des Werkzeugs im ersten Handhabungsmodus und im zweiten Handhabungsmodus als leicht aufgefasst wird. In the present inventive embodiment of the second input means as a foot control unit, it is particularly advantageous that generic input units for operating medical instruments in the first handling mode can be retrofitted with the additional control of the tool in the second handling mode and thus expanded. It is thus advantageously possible that after the medical instrument has been exchanged and the included tool has been expanded to include the capability of endless rotation, the previous first input means can be supplemented with the foot control unit according to the invention. In addition to the fundamental possibility of retrofitting, which has a positive effect on any investment costs, this also leads to a broader acceptance of corresponding systems, since the trained operating personnel can switch from controlling the tool only in the first handling mode to controlling the tool in the first handling mode and in the second Handling mode is perceived as easy.

Weiterbildend ist es vorgesehen, dass das Rotierelement zum Steuern einer nach links ge- richteten Rotationsbewegung des Werkzeugs in die linke Richtung rotierbar ist und zum Steuern einer nach rechts gerichteten Rotationsbewegung des Werkzeugs in die rechte Richtung rotierbar ist. Vorteilhaft realisiert eine derartige Implementierung und / oder Um- setzung der Richtungseingabe der endlosen Rotationsrichtung eine besonders intuitive Steuerung des Werkzeugs im zweiten Handhabungsmodus, weshalb zusätzlich die Hürde und / oder der Aufwand zur zusätzlichen Steuerung des zweiten Handhabungsmodus für die Bedienperson als gering ausfallen. In a further development, it is provided that the rotating element can be rotated in the left direction to control a rotational movement of the tool directed to the left and in the right direction to control a rotational movement of the tool directed to the right. Such an implementation and/or implementation of the direction input of the endless direction of rotation advantageously realizes a particularly intuitive one Control of the tool in the second handling mode, which is why the hurdle and/or the effort involved in additionally controlling the second handling mode for the operator turn out to be low.

Weiterbildend ist es vorgesehen, dass das Rotierelement als ein zylinderförmiges Rollele- ment ausgebildet ist und eine Längserstreckung zwischen 5 cm bis 30 cm, bevorzugt zwi- schen 5 cm bis 25 cm, weiter bevorzugt zwischen 5 cm bis 20 cm umfasst. In a further development, it is provided that the rotating element is designed as a cylindrical rolling element and has a longitudinal extent of between 5 cm and 30 cm, preferably between 5 cm and 25 cm, more preferably between 5 cm and 20 cm.

Vorteilhaft ermöglicht die Ausgestaltung des Rotierelements als zylinderförmiges Rol- lelement ein einfaches und sicheres Bedienen und / oder Steuern des Rollelements mit dem Fuß, da durch die Längserstreckung des Rollelements unabhängig von einer genauen Sitz- position der Bedienperson, der Schuhgröße und / oder der Schuhwahl eine ergonomische Bedienung bzw. Steuerung des zu rotierenden Rollelements ermöglicht wird. Advantageously, the configuration of the rotating element as a cylindrical rolling element enables simple and safe operation and/or control of the rolling element with the foot, since the longitudinal extension of the rolling element allows a Ergonomic operation or control of the rolling element to be rotated is made possible.

In einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist das Rotierelement aus einer Ruhe- stellung entlang einer rechten oder ersten Rotationsrichtung in einen rechten Endanschlag und / oder eine erste Stellposition und / oder entlang einer linken oder zweiten Rotations- richtung in einen linken Endanschlag und / oder zweite Stellposition rotierbar, derartig, dass in dem / der rechten Endanschlag und / oder ersten Stellposition eine nach rechts ge- richtete endlose Rotationsbewegung des Werkzeugs aktivierbar ist und dass in dem / der linken Endanschlag bzw. zweiten Stellposition eine nach links gerichtete endlose Rotati- onsbewegung des Werkzeugs aktivierbar ist. In one development of the present invention, the rotating element moves from a rest position along a right or first direction of rotation into a right end stop and/or a first setting position and/or along a left or second direction of rotation into a left end stop and/or second setting position rotatable, in such a way that in the right end stop and/or the first setting position, an endless rotational movement of the tool directed to the right can be activated and that in the left end stop or second setting position, an endless rotational movement of the tool directed to the left can be activated can be activated.

Zunächst ermöglicht eine übereinstimmende Rotationsrichtung zwischen dem Rotierele- ment und dem Werkzeug eine intuitive Steuerung des Werkzeugs im zweiten Handha- bungsmodus. Ferner wird durch die Aktivierung der endlosen oder dauerhaften Rotations- bewegung des Werkzeugs durch das Rotieren des Rotierelements in den rechten bzw. lin- ken Endanschlag das Bedienen des Rotierelements erleichtert, da zum Einbringen von län- ger andauernden Rotationsbewegungen das Rotierelement nicht mehrfach mit dem Fuß abgestrichen bzw. in eine Rotationsbewegung versetzt werden muss. Firstly, a matching direction of rotation between the rotating element and the tool enables intuitive control of the tool in the second handling mode. Furthermore, by activating the endless or permanent rotational movement of the tool by rotating the rotating element to the right or left end stop, the operation of the rotating element is made easier, since the rotating element does not have to be repeatedly used with the foot to introduce longer-lasting rotational movements has to be scraped off or put into a rotational movement.

Ferner ist es im Rahmen einer Weiterbildung der Erfindung geplant, dass das Rotierele- ment wenigstens einen ersten Druckschalter umfasst, wobei das Rotierelement so ausge- bildet ist, dass beim Erreichen des rechten Endanschlags bzw. der ersten Stellposition der erste Druckschalter durch das Rotierelement betätigbar und / oder aktivierbar ist und dass beim Erreichen des linken Endanschlags bzw. der zweiten Stellposition der erste Druck- Schalter oder ein weiterer Druckschalter durch das Rotierelement betätigbar und / oder ak- tivierbar ist. Furthermore, as part of a development of the invention, it is planned that the rotating element includes at least one first pressure switch, with the rotating element being designed in such a way that when the right end stop or the first setting position is reached, the first pressure switch can be actuated by the rotating element and / or can be activated and that when the left end stop or the second setting position is reached, the first pressure Switch or another pressure switch can be actuated and/or activated by the rotating element.

In diesem Zusammenhang ist es besonders bevorzugt, wenn der erste Druckschalter und / oder der weitere Druckschalter als ein Taster ausgebildet ist, um das Aktivieren der endlo- sen oder dauerhaften Rotationsbewegung des Werkzeugs einfach umzusetzen. In this context, it is particularly preferred if the first pressure switch and/or the further pressure switch is designed as a button in order to simply implement the activation of the endless or permanent rotational movement of the tool.

Ferner ist es weiterbildend vorgesehen, dass das Rotierelement beim Rotieren in die rechte Richtung nicht nur in eine erste Stellposition rotierbar ist, sondern zusätzlich in der glei- chen Richtung schrittweise in weitere Stellpositionen verstellbar ist. Vorteilhaft ermöglicht dies neben dem bloßen Aktivieren der Rotationsbewegung zusätzlich auch die Rotations- geschwindigkeit des Werkzeugs oder einen zu rotierenden Winkelbereich im zweiten Handhabungsmodus standardisiert vorzugeben. Entsprechendes gilt natürlich auch für das Rotieren in die linke Richtung, wobei dann auch hier eine Auswahl der Rotationsge- schwindigkeit und / oder des Winkelbereichs durch weitere Stellpositionen implementier- bar sein soll. Furthermore, it is provided in a further development that the rotating element, when rotating in the right direction, can not only be rotated into a first setting position, but can also be gradually adjusted into further setting positions in the same direction. In addition to simply activating the rotational movement, this advantageously also allows the rotational speed of the tool or an angular range to be rotated to be specified in a standardized manner in the second handling mode. The same naturally also applies to rotating in the left direction, in which case a selection of the rotational speed and/or the angular range should then also be implementable through further adjustment positions.

Weiterbildend umfasst die Fußbedieneinheit eine keilförmige Gehäuseeinheit mit einer abgeschrägten Oberseite, wobei in einem Betriebszustand der Fußbedieneinheit die Fußbe- dieneinheit auf einem Untergrund, insbesondere auf dem Raumboden, so abgestellt und / oder angeordnet ist, dass die abgeschrägte Oberseite in Richtung der Bedienperson ausge- richtet ist. In a further development, the foot control unit comprises a wedge-shaped housing unit with a slanted upper side, with the foot control unit being set down and/or arranged on a surface, in particular on the floor of the room, in an operating state of the foot control unit in such a way that the slanted upper side is aligned in the direction of the operator is.

Vorteilhaft ermöglicht eine entsprechende Ausgestaltung und / oder Ausrichtung ein ergo- nomisches Bedienen des Rotierelements durch den auf dem Untergrund abgestellten Fuß der Bedienperson, wobei dann die Fußverse auf dem Untergrund abstellbar ist und ein Be- dienen der Fußbedieneinheit mit dem Fußballen ermöglicht wird, um eine Rotationsbewe- gung in das Rotierelement einzubringen. A corresponding configuration and/or alignment advantageously enables ergonomic operation of the rotating element by the operator's foot placed on the ground, in which case the heel of the foot can be placed on the ground and the foot control unit can be operated with the ball of the foot in order to Introduce rotational movement into the rotating element.

Im Rahmen einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung umfasst das Rotierelement eine Rotationsachse, die in einer Ebene angeordnet ist, die parallel zu der abgeschrägten Oberseite ausgerichtet ist, wobei das Rotierelement in Radialrichtung die Oberseite ab- schnittsweise überragt, derartig, dass die, insbesondere sitzende, Bedienperson die Verse des Fußes zum Steuern der Fußbedieneinheit auf dem Untergrund ab stellen kann und durch Schwenkbewegungen des Fußballens eine Rotationsbewegung in das Rotierelement ein- bringbar ist, um die weitere Benutzereingabe zum Steuern der endlosen Rotationsbewe- gung in das Rotierelement einzubringen. As part of a further development of the present invention, the rotating element comprises a rotation axis which is arranged in a plane which is aligned parallel to the sloping upper side, with the rotating element protruding in the radial direction in sections from the upper side in such a way that the operator, in particular a seated operator the heel of the foot can be placed on the ground to control the foot control unit and a rotational movement can be introduced into the rotating element by pivoting movements of the ball of the foot can be brought in order to introduce the further user input for controlling the endless rotational movement into the rotating element.

Gemäß einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung umfasst das Rotierelement, insbe- sondere das zylinderförmige Rollelement, mantelseitig eine aufgeraute und / oder struktu- rierte, insbesondere geriffelte, äußere Schicht, die bevorzugt aus einem elastischen Materi- al ausgebildet ist, wobei es weiter bevorzugt ist, wenn die äußere Oberfläche einen hohen Reibungswiderstand aufweist. According to a development of the present invention, the rotating element, in particular the cylindrical rolling element, has a roughened and/or structured, in particular corrugated, outer layer on the casing side, which is preferably made of an elastic material, it being further preferred when the outer surface has a high frictional resistance.

Vorteilhaft kann durch die zusätzliche, äußere Schicht die Bedienung, also das Rotieren des Rotierelements mit dem Fuß vereinfacht werden, da ohne das Einbringen einer großen Kraft in Radialrichtung das Rotierelement von dem schwenkenden Fußballen mitgeführt werden kann. Hierzu eignet sich insbesondere Material mit einem hohen Reibungswider- stand, dass am Schuh anhaftet und somit das Bedienen des Rotierelements beim Einbrin- gen der Rotationsbewegung erleichtert. The additional, outer layer can advantageously simplify operation, ie rotating the rotating element with the foot, since the rotating element can be carried along by the pivoting ball of the foot without applying a large force in the radial direction. A material with a high frictional resistance that adheres to the shoe and thus facilitates the operation of the rotating element when the rotational movement is introduced is particularly suitable for this purpose.

Ferner ist es im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung geplant, dass die Fußbedieneinheit, insbesondere die Gehäuseeinheit und / oder das zylinderförmige Rollenelement, einen Aufdruck und / oder eine Kennzeichnung aufweist, um die Rotati- onsrichtung des Rotierelements zum Bestimmen der Rotationsrichtung des Werkzeugs für eine ungeübte Bedienperson symbolisch darzustellen. Furthermore, it is planned within the scope of a further embodiment of the present invention that the foot control unit, in particular the housing unit and/or the cylindrical roller element, has an imprint and/or an identification to indicate the direction of rotation of the rotating element for determining the direction of rotation of the tool for symbolically represent an inexperienced operator.

Vorteilhaft kann somit die Steuerung des Werkzeugs im zweiten Handhabungsmodus ver- einfacht werden, da die Rotationsrichtung des Werkzeugs beim Rotieren des Rotierele- ments unmittelbar auf der Fußbedieneinheit dargestellt wird. The control of the tool in the second handling mode can thus advantageously be simplified, since the direction of rotation of the tool is displayed directly on the foot control unit when the rotating element is rotating.

Zudem wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung Schutz beansprucht für ein medizini- sches System, insbesondere einen Endeffektor und / oder einen Chirurgieroboter, das we- nigstens eine erfmdungsgemäße Eingabeeinheit und ein medizinisches Instrument auf- weist. In addition, within the scope of the present invention, protection is claimed for a medical system, in particular an end effector and/or a surgical robot, which has at least one input unit according to the invention and a medical instrument.

Das medizinische Instrument umfasst einen hohlen, sich entlang einer Längsachse erstre- ckenden Schaft, eine Steuereinheit und ein Werkzeug für einen operativen Einsatz. The medical instrument includes a hollow shaft extending along a longitudinal axis, a control unit, and a tool for surgical use.

Der Schaft ist zum Aufnehmen von Lenkdrähten zum mechanischen Steuern des Werk- zeugs ausgebildet, wobei das Werkzeug an einem distal sei tigen Ende des Schafts angeord- net ist und sich entlang einer Erstreckungsachse erstreckt. An dem proximal sei tigen Ende des Schafts ist die Steuereinheit angeordnet, die mit dem Werkzeug über die Lenkdrähte in Wirkverbindung steht, um das Werkzeug in einem ersten Handhabungsmodus zu verschwenken, insbesondere begrenzt zu verschwenken und be- grenzt zu rotieren, wobei das Werkzeug über die Steuereinheit zudem in einem zweiten Handhabungsmodus endlos rotiert werden kann. The shank is designed to receive steering wires for mechanically steering the tool, the tool being arranged at a distal end of the shank and extending along an axis of extension. The control unit is arranged on the proximal end of the shaft and is operatively connected to the tool via the steering wires in order to pivot the tool in a first handling mode, in particular to pivot it to a limited extent and to rotate it in a limited manner, the tool being Control unit can also be rotated endlessly in a second handling mode.

Ein bevorzugtes medizinisches Instrument wird in der DE 102019 121 092 Al der An- melderin beschrieben, wobei auf die entsprechende Offenbarung vollumfänglich Bezug genommen wird und die offenbarten Merkmale des medizinischen Instruments als zur Er- findung im Rahmen einer Weiterbildung hiermit in ihrer Gänze in die Anmeldung mitein- bezogen werden. A preferred medical instrument is described in the applicant's DE 102019 121 092 A1, with full reference being made to the corresponding disclosure and the disclosed features of the medical instrument as part of a further development of the invention are hereby incorporated in their entirety into the application be included.

Bevorzugt weist das medizinische Instrument eine räumlich verstellbare Scheibe auf, um die Lenkdrähte entlang der Längsachse des Schaftes zu schwenken, wobei die Scheibe zusammen mit dem Schaft und den Lenkdrähten um die Längsachse rotierbar ist und wo- bei die Steuereinheit bevorzugt zum Verschwenken der Scheibe ausgebildet ist. The medical instrument preferably has a spatially adjustable disk in order to pivot the steering wires along the longitudinal axis of the shaft, the disk being rotatable about the longitudinal axis together with the shaft and the steering wires, and the control unit preferably being designed to pivot the disk .

Das Werkzeug ist bevorzugt als ein Maulteil, insbesondere eine Maulklemme, eine Zange, eine Darmfasszange, eine Schere, ein Nadelhalter, ein Tasthaken oder dergl. Operations- werkzeug ausgebildet. The tool is preferably designed as a jaw part, in particular a jaw clamp, forceps, intestinal forceps, scissors, a needle holder, a probe hook or a similar surgical tool.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Be- schreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung sowie anhand von lediglich schematischen Zeichnungen. Weitere Ausführungsformen sowie einige der Vorteile, die mit diesen und weiteren Ausführungsformen verbunden sind, werden durch die nachfol- gende ausführliche Beschreibung unter Bezug auf die begleitenden Figuren deutlich und besser verständlich. Gegenstände oder Teile derselben, die im Wesentlichen gleich oder ähnlich sind, können mit denselben Bezugszeichen versehen sein. Die Figuren sind ledig- lich eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung. In den Zeich- nungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Be- schreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fach- mann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Es zeigen: Further advantages and details of the invention result from the following description of preferred embodiments of the invention as well as from only schematic drawings. Other embodiments, as well as some of the advantages associated with these and other embodiments, will become apparent and better understood through the following detailed description with reference to the accompanying figures. Items or parts thereof that are substantially the same or similar may be given the same reference numbers. The figures are only a schematic representation of an embodiment of the invention. An exemplary embodiment of the invention is shown in the drawings. The drawings, the description and the claims contain numerous features in combination. The person skilled in the art will expediently also consider the features individually and combine them into further meaningful combinations. Show it:

FIG 1: eine perspektivische Ansicht eines medizinischen Instruments mit einer rein symbolisch dargestellten erfindungsgemäßen Eingabeein- heit, in 1: a perspective view of a medical instrument with an input unit according to the invention shown purely symbolically, in

FIG 2a bis FIG 2c: eine perspektivische Ansicht auf ein Werkzeug des medizinischen Instruments gemäß der FIG 1 sowie schematisiert dargestellte erste Eingabemittel der erfindungsgemäßen Eingabeeinheit, in 2a to FIG. 2c: a perspective view of a tool of the medical instrument according to FIG

FIG 3a bis FIG 3c: eine perspektivische Ansicht auf das bekannte Werkzeug aus der FIG 2 sowie schematisiert dargestellte zweite Eingabemittel der erfin- dungsgemäßen Eingabeeinheit, in 3a to FIG. 3c: a perspective view of the known tool from FIG

FIG 4: eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Fußbedien- einheit. 4 shows a preferred embodiment of the foot control unit according to the invention.

Gleiche Elemente beziehungsweise Elemente mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen. Identical elements or elements with the same function are provided with the same reference numbers in the figures.

In der Fig. 1 ist ein medizinisches System 1000 mit einem medizinischen Instrument 12 dargestellt, das mittels einer als Blackbox ausgebildeten erfindungsgemäßen Eingabeein- heit 10 betreibbar ist. Das medizinische Instrument 12 weist einen hohlen Schaft 14 auf, der proximal sei tig bzw. an einem proximalen Ende 30 eine auch nur als Blackbox darge- stellte Steuereinheit 18 und distalseitig bzw. an einem distalen Ende 32 ein Werkzeug 16 umfasst, wobei das Werkzeug 16 mit der Steuereinheit 18 über Lenkdrähte 20 in Wirkver- bindung steht. 1 shows a medical system 1000 with a medical instrument 12 which can be operated using an input unit 10 according to the invention designed as a black box. The medical instrument 12 has a hollow shaft 14, which on the proximal side or on a proximal end 30 includes a control unit 18, also shown only as a black box, and on the distal side or on a distal end 32, a tool 16, the tool 16 is in operative connection with the control unit 18 via steering wires 20 .

Die Steuereinheit 18 ermöglicht einen endlosen rotatorischen Antrieb des figürlich darge- stellten um 90 ° verschwenkten Werkzeugs 16. Dazu kann beispielsweise eine Steuerein- heit 18 verwendet werden, wie sie aus der bereits erwähnten DE 102019 121 092 Al der Anmelderin bekannt ist. The control unit 18 enables an endless rotational drive of the tool 16 shown in the figure, which is pivoted by 90°.

Bei dem Werkzeug 16 handelt es sich um ein mit Maulelementen 34 versehenes Werkzeug 16, insbesondere ein Maulteil 17, wobei die Maulelemente 34 auch über die Steuereinheit 18 zangenartig zwischen einem geöffneten Zustand und einem geschlossenen Zustand ver- stellbar sind. Das Werkzeug 16 ist über einen Gelenkmechanismus 36 relativ zur Längsachse L des Schafts 14 ver sch wenkbar, wobei der Gelenkmechanismus 36 durch am distalen Ende 32 des Schafts 14 angeordnete Schwenkglieder 38 ausgebildet ist, die über in Längsrichtung L des Schafts 14 verlaufende Lenkdrähte 20 so mit einem nicht figürlich dargestellten, am proximalen Ende 30 des Schafts 14 angeordneten Antrieb 40 verbunden sind, dass eine Bewegung des proximalseitigen Antriebs 40 und eine entsprechende relative Bewegungen der distalseitigen Schwenkglieder 38 ein Verschwenken des Werkzeugs 16 verursacht. The tool 16 is a tool 16 provided with jaw elements 34, in particular a jaw part 17, the jaw elements 34 also being adjustable via the control unit 18 in the manner of pliers between an open state and a closed state. The tool 16 can be swiveled relative to the longitudinal axis L of the shank 14 via a joint mechanism 36, the joint mechanism 36 being formed by swivel members 38 arranged at the distal end 32 of the shank 14, which are connected via steering wires 20 running in the longitudinal direction L of the shank 14 are connected to a drive 40 (not shown in the figure) arranged at the proximal end 30 of the shaft 14, such that a movement of the drive 40 on the proximal side and a corresponding relative movement of the pivoting members 38 on the distal side cause the tool 16 to pivot.

Ein entsprechender Antrieb 40 ist beispielsweise aus der bereits genannten DE 102019 121 092 Al der Anmelderin bekannt. Dabei sind die Lenkdrähte 20 proximal- seitig mit einer nicht figürlich dargestellten Scheibe verbunden, die sich mittels der Antrie- be 40 räumlich verschwenken und rotieren lässt. Das Verschwenken der Scheibe bewirkt, dass sich die Lenkdrähte 20 entlang der Längsachse L des Schaftes 14 teilweise spannen und dass sich das in eine z-Richtung eines kartesischen Koordinatensystems erstreckende Werkzeug 16 mittels dem Gelenkmechanismus 36 anteilig um die Raumachsen x, y des kartesischen Koordinatensystems schwenken lassen. Die Schwenkbewegungen ω x, ω um die Raumachsen x, y ermöglichen also eine räumliche Ausrichtung des Werkzeugs 16. A corresponding drive 40 is known, for example, from the already mentioned DE 102019 121 092 A1 of the applicant. In this case, the steering wires 20 are connected on the proximal side to a disk, not shown in the figure, which can be spatially pivoted and rotated by means of the drives 40 . The pivoting of the disc causes the steering wires 20 to partially stretch along the longitudinal axis L of the shaft 14 and that the tool 16, which extends in a z-direction of a Cartesian coordinate system, pivots proportionately about the spatial axes x, y of the Cartesian coordinate system by means of the joint mechanism 36 permit. The pivoting movements ω x , ω about the spatial axes x, y thus allow the tool 16 to be spatially aligned.

Durch die Rotation des Schaftes 14 zusammen mit den Lenkdrähten 20 um die Längsachse L lässt sich das Werkzeug 16 auch relativ zu der Steuereinheit 18 dauerhaft bzw. endlos rotieren. Durch die Verwendung der schwenkbaren und rotierbar gelagerten Scheibe kann das Werkzeug 16 gleichzeitig zu einer dauerhaften Rotation um die Längsachse L auch durch die Lenkdrähte 20 entlang der Längsachse L verstellt werden. Dadurch kann die räumliche Ausrichtung des Werkzeugs 16 bei der dauerhaften Rotation des Schafts 14 aus- geglichen werden, wobei das Werkzeug 16 um seine Erstreckungsachse E mit einer Rota- tionsbewegung ωE rotiert. Befindet sich das Werkzeug 16 in einem nicht geschwenkten Zustand, so entspricht die Erstreckungsachse E des Werkzeugs 16 der Längsachse L des Schafts 14, erstreckt sich also in z-Richtung des kartesischen Koordinatensystems. Due to the rotation of the shaft 14 together with the steering wires 20 about the longitudinal axis L, the tool 16 can also be rotated permanently or endlessly relative to the control unit 18 . By using the pivotable and rotatably mounted disc, the tool 16 can also be adjusted along the longitudinal axis L by the steering wires 20 at the same time for permanent rotation about the longitudinal axis L. As a result, the spatial orientation of the tool 16 can be compensated for during the permanent rotation of the shank 14, with the tool 16 rotating about its axis of extension E with a rotational movement ωE. If the tool 16 is in a non-pivoted state, the axis of extension E of the tool 16 corresponds to the longitudinal axis L of the shaft 14, ie it extends in the z-direction of the Cartesian coordinate system.

Da die Lenkdrähte 20 zusammen mit dem Schaft 14 um die Längsachse L rotieren können, ist eine endlose Rotation um die Längsachse L oder die Erstreckungsachse E mittels des Antriebs 40 realisierbar, ohne dass sich die Lenkdrähte 20 ineinander zu einer Kordel ver- drehen und eine Steuerung der Schwenkbewegung ωx, ωy begrenzen oder verhindern. In den FIG 2a bis FIG 2c ist zur Veranschaulichung der Funktionsweise der ersten Einga- bemittel 22 der erfindungsgemäßen Eingabeeinheit 10 das Wirkprinzip beim Umformen einer ergonomischen Benutzereingabe einer Bedienperson in eine Manipulation des als Maulteils 17 ausgebildeten Werkzeugs 16 schematisiert dargestellt. Since the steering wires 20 can rotate about the longitudinal axis L together with the shaft 14, an endless rotation about the longitudinal axis L or the extension axis E can be realized by means of the drive 40 without the steering wires 20 twisting into one another to form a cord and without a control limit or prevent the pivoting movement ω x , ω y . In FIG. 2a to FIG. 2c, to illustrate the functioning of the first input means 22 of the input unit 10 according to the invention, the active principle when converting an ergonomic user input by an operator into a manipulation of the tool 16 designed as a jaw part 17 is shown schematically.

In der FIG 2a ist die Eingabeeinheit 10 und das Maulteil 17 in einer Ruhestellung oder einer Grundposition jeweils mit Markierungen 42 zur Verdeutlichung der Ausrichtung dar- gestellt. In FIG. 2a, the input unit 10 and the jaw part 17 are shown in a rest position or a basic position, each with markings 42 to clarify the alignment.

Die ersten Eingabemittel 22 sind vorliegend als greifbarer Zylinder ausgebildet, der mittels einer nicht dargestellten kardanischen Aufhängung mit der nicht dargestellten Steuerein- heit 18 in Wirkkontakt steht. In the present case, the first input means 22 are designed as a tangible cylinder which is in operative contact with the control unit 18 (not shown) by means of a cardanic suspension (not shown).

Zur Vereinfachung wird davon ausgegangen, dass die ergonomische Benutzereingabe sich lediglich auf eine Rotation des Maulteils 17 um ihre Erstreckungsachse E im ersten Hand- habungsmodus beschränkt. For simplification, it is assumed that the ergonomic user input is limited to a rotation of the jaw part 17 about its axis of extension E in the first handling mode.

Die Rotationsbewegung wz· der ersten Eingabemittel 22 und die Rotationsbewegung ωE des Werkzeugs 16 sind in dem ersten Handhabungsmodus zueinander rotationsgetreu ausge- bildet, weisen also betragsweise gleiche Winkelgeschwindigkeiten auf. In the first handling mode, the rotational movement w z of the first input means 22 and the rotational movement ωE of the tool 16 are designed to be rotationally accurate to one another, ie they have the same angular speeds in terms of amount.

In der FIG 2b wurden die ersten Eingabemittel 22 entgegen dem Uhrzeigersinn um einen ersten Winkelbereich XI rotiert, wobei diese Rotationsbewegung winkeltreu auf das Maul- teil 17 übertragen wurde. Ferner wurden die ersten Eingabemittel 22 anschließend in Be- zug auf FIG 2c aus der in der FIG 2b dargestellten Position im Uhrzeigersinn um einen zweiten Winkelbereich X2 rotiert, wobei auch hier das Maulteil 17 winkelgetreu der Rota- tionsbewegung der ersten Eingabemittel 22 folgt. In FIG. 2b, the first input means 22 were rotated counterclockwise by a first angular range XI, with this rotational movement being transmitted to the jaw part 17 at the correct angle. Furthermore, the first input means 22 were then rotated clockwise from the position shown in FIG. 2b by a second angular range X2 with reference to FIG.

Die Hand der Bedienperson bleibt bei der ergonomischen Benutzereingabe stets in Kontakt mit den ersten Eingabemitteln 22, es soll also im ersten Handhabungsmodus nicht zu ei- nem Umgreifen oder kurzzeitigen Unterbrechen kommen, da eine kontinuierliche und vor- zugsweise ununterbrochene Abbildung der in die ersten Eingabemittel 22 eingebrachten Rotationsbewegung wz- in die Rotationsbewegung ωE des Maulteils 17 realisiert werden soll. Eine Bedienperson hat also eine kontinuierliche und ununterbrochene Kontrolle über die Verstellbewegung des Werkzeugs 16, insbesondere um präzise komplexe minimalinva- sive Eingriffe und / oder medizinische Operationen in einem sensiblen Umfeld durchfüh- ren zu können. During ergonomic user input, the operator's hand always remains in contact with the first input means 22, so there should be no changing of the grip or brief interruption in the first handling mode, since continuous and preferably uninterrupted imaging of the data entered in the first input means 22 introduced rotational movement w z - is to be realized in the rotational movement ωE of the jaw part 17. An operator thus has continuous and uninterrupted control over the adjustment movement of the tool 16, in particular in order to carry out precisely complex minimally inva- to be able to carry out sive interventions and / or medical operations in a sensitive environment.

Durch die Physiologie der menschlichen Hand ist der Rotationsbereich auf einen maxima- len Rotationswinkel von etwa ±90 ° um die Ruhestellung und somit insgesamt auf etwa 180 ° um die Ruhestellung oder Grundposition beschränkt. Due to the physiology of the human hand, the range of rotation is limited to a maximum angle of rotation of about ±90° around the resting position and thus a total of about 180° around the resting or basic position.

In der FIG 3a bis FIG 3c erfolgt neben der Steuerung des Werkzeugs 16 im ersten Handha- bungsmodus zusätzlich die Steuerung des Werkzeugs 16 über die zweiten Eingabemittel 24 im zweiten Handhabungsmodus. In FIG. 3a to FIG. 3c, in addition to the control of the tool 16 in the first handling mode, the tool 16 is also controlled via the second input means 24 in the second handling mode.

Die zweiten Eingabemittel 24 sind vorliegend durch den identischen greifbaren Zylinder ausgebildet, um die Steuerung des Werkzeugs 16 sowohl im ersten Handhabungsmodus als auch im zweiten Handhabungsmodus zu realisieren. In the present case, the second input means 24 are formed by the identical tangible cylinder in order to realize the control of the tool 16 both in the first handling mode and in the second handling mode.

In der FIG 3a, wie auch schon in der FIG 2b, sind die ersten Eingabemittel 22 und somit auch die zweiten Eingabemittel 24 aus der Grundposition der FIG 2a entgegen dem Uhr- zeigersinn um den Winkelbereich XI rotiert dargestellt, wobei der Winkelbereich XI auf das Maulteil 17 rotationsgetreu abgebildet wurde und eine entsprechende Rotation bewirk- te. Es erfolgte somit eine Steuerung des Werkzeugs im ersten Handhabungsmodus. In FIG. 3a, as in FIG. 2b, the first input means 22 and thus also the second input means 24 are shown rotated counterclockwise from the basic position of FIG 17 was displayed true to rotation and caused a corresponding rotation. The tool was thus controlled in the first handling mode.

In der FIG 3b wurde der Zylinder durch eine weitere Benutzerbewegung um den in Bezug auf den ersten Winkelbereich XI größeren dritten Winkelbereich X3 rotiert, wodurch die zweiten Eingabemittel 24 in einen Endanschlag 44 geführt wurden, in dem es zum Aktivie- ren einer endlosen Rotationsbewegung des Maulteils 17 kommt. Das Maulteil 17 rotiert somit in Folge der weiteren Benutzereingabe 21 endlos um ihre Erstreckungsachse E.In FIG 3b, the cylinder was rotated by a further user movement around the third angular range X3, which is larger than the first angular range XI, as a result of which the second input means 24 were guided to an end stop 44, in which an endless rotational movement of the jaw part was activated 17 is coming. The jaw part 17 thus rotates endlessly about its axis of extension E as a result of the additional user input 21.

Durch Zurückführen der zweiten Eingabemittel 24 in die Grundposition gemäß der Fig. 3c wird die endlose Rotation des Werkzeugs 16 wieder unterbrochen. Dabei folgt das Werk- zeug 16 nicht der Bewegung der zweiten Eingabemittel 24 zurück in die Grundposition, sodass die Position der Markierungen 42 des Werkzeugs 16 und der Eingabeeinheit 10 relativ zueinander verstellt sein können. Vorteilhaft wird es somit im zweiten Handha- bungsmodus durch die zweiten Eingabemittel 24 ermöglicht, dass im Unterschied zu dem Wirkprinzip der in Bezug auf die FIG 2b und FIG 2c beschriebenen ersten Eingabemittel im ersten Handhabungsmodus, die Geschwindigkeit der Rotationsbewegung ωE zumindest abschnittsweise nicht rotationsgetreu entsprechend der weiteren Benutzereingabe umge- setzt wird. Die weitere Benutzereingabe ist jedoch weiterhin ununterbrochen mit der Rota- tionsbewegung ωE des Werkzeugs 16 gekoppelt, um stets eine vollständige Kontrolle über die Werkzeugbewegung zu gewährleisten. Vorteilhaft wird der ergonomisch bedienbare Rotationsbereich so von den etwa ±90 ° um die Ruhestellung oder Grundposition durch die zweiten Eingabemittel 24 beliebig erweitert, ohne dass dabei die Bedienperson die Kon- trolle über das Maulteil 17 verliert. The endless rotation of the tool 16 is interrupted again by returning the second input means 24 to the basic position according to FIG. 3c. The tool 16 does not follow the movement of the second input means 24 back into the basic position, so that the position of the markings 42 of the tool 16 and the input unit 10 can be adjusted relative to one another. Advantageously, it is thus made possible in the second handling mode by the second input means 24 that, in contrast to the operating principle of the first input means described with reference to FIG. 2b and FIG further user input is set. The further user input is, however, still uninterruptedly linked to the rotational movement ωE of the tool 16 in order to always ensure complete control over the tool movement. Advantageously, the ergonomically operable range of rotation is expanded as desired from approximately ±90° to the rest position or basic position by the second input means 24 without the operator losing control of the jaw part 17 in the process.

In der FIG 4 ist eine bevorzugte Ausführungsform der im Rahmen der vorliegenden erfin- dungsgemäßen Eingabeeinheit 10 geplanten zweiten Eingabemittel 24 dargestellt, die er- findungsgemäß durch eine Fußbedieneinheit 400 ausgebildet sind. Die Fußbedieneinheit 400 umfasst ein um eine Rotationsachse RI rotierbar gelagertes Rotierelement 402, das durch einen Fuß der Bedienperson bedienbar, also rotierbar ist, um das Erfassen der weite- ren Benutzereingabe zu ermöglichen und somit das figürlich nicht dargestellte Werkzeug 16 endlos um seine Erstreckungsachse zu rotieren. FIG. 4 shows a preferred embodiment of the second input means 24 planned within the scope of the present input unit 10 according to the invention, which are formed by a foot control unit 400 according to the invention. The foot control unit 400 comprises a rotating element 402 mounted so as to be rotatable about a rotation axis RI, which can be operated by a foot of the operator, i.e. can be rotated, in order to enable the further user input to be detected and thus to rotate the tool 16 (not shown in the figures) endlessly about its axis of extension .

Das Rotierelement 402 ist in der abgebildeten Darstellung als zylinderförmiges Rollele- ment 403 ausgebildet, das eine Längserstreckung von etwa 15 cm aufweist. Die Mantelflä- che des zylinderförmigen Rollelements 403 ist mit einer äußeren Schicht 420 aus einem Elastomermaterial überzogen, die eine geriffelte oder aufgeraute Oberfläche 424 aufweist. In the illustration shown, the rotating element 402 is in the form of a cylindrical rolling element 403 which has a length of approximately 15 cm. The outer surface of the cylindrical rolling element 403 is covered with an outer layer 420 made of an elastomer material, which has a corrugated or roughened surface 424 .

Die Fußbedieneinheit 400 umfasst eine keilförmige Gehäuseeinheit 414, die eine abge- schrägte Oberseite 416 aufweist, wobei die abgeschrägte Oberseite 416 eine Öffnung um- schließt, aus der das zylinderförmige Rollelement 403 in Radialrichtung RadR bereichs- weise übersteht. The foot control unit 400 comprises a wedge-shaped housing unit 414 which has a slanted upper side 416, the slanted upper side 416 enclosing an opening from which the cylindrical rolling element 403 protrudes in some areas in the radial direction RadR.

Vorteilhaft wird die Fußbedieneinheit 400 in einem Betriebszustand 418 der Fußbedien- einheit 400 auf einem Untergrund abgestellt, wobei das zylinderförmige Rollelement 403 so ausgerichtet wird, dass es mit dem um die abgestellte Fußverse schwenkenden Fußbal- len einer Bedienperson bedienbar ist, um die Rotationsbewegungen in das Rollelement 403 einzubringen. The foot control unit 400 is advantageously set down on a surface in an operating state 418 of the foot control unit 400, with the cylindrical rolling element 403 being aligned in such a way that it can be operated by an operator with the ball of foot pivoting about the parked heel of the foot in order to start the rotational movements in the Introduce rolling element 403.

Ferner umfasst die abgeschrägte Oberseite 416 eine aus Richtungspfeilen und Buchstaben ausgebildete Kennzeichnung 422, die die Rotationsrichtung des Rollelements 403 für die Auswahl der Rotationsrichtung des Werkzeugs 16 symbolisiert darstellt. Beim Bedienen der Fußbedieneinheit 400 muss das Rollelements 403 entsprechend der Kennzeichnung 422 zum Steuern einer linken Rotationsbewegung des Werkzeugs 16 nach links rotiert werden und zum Steuern einer nach rechts gerichteten Rotationsbewegung des Werkzeugs 16 nach rechts rotiert werden. Zur Steuerung von mehreren Vollumdrehungen ist hier ein mehrfaches Überstreichen des rollenartigen Rollelements 403 erforderlich. Furthermore, the slanted top 416 includes a designation 422 formed from directional arrows and letters, which symbolizes the direction of rotation of the rolling element 403 for the selection of the direction of rotation of the tool 16 . When operating the foot control unit 400, the rolling element 403 must be rotated according to the marking 422 to the left to control a left rotary movement of the tool 16 and to the right to control a right rotary movement of the tool 16. In order to control several full revolutions, the roller-like rolling element 403 has to be passed over several times.

Alternativ hierzu kann auch eine technische Umsetzung realisiert sein, bei der das Rol- lelement 403 aus einer figürlich dargestellten Ruhestellung 404 in eine rechte oder erste Stellposition 406 rotierbar ist, wobei in dieser Stellposition 406 eine dauerhafte Rotations- bewegung des Werkzeugs 16 in die rechte Richtung aktivierbar ist. Hierfür ist ein rein schematisierter erster Druckschalter 410 vorgesehen, der in der rechten Stellposition 406 von dem Rollelement 403 aktivierbar ist. Zum Beenden der Rotationsbewegung des Werk- zeugs 16 muss das Rollelement 403 wieder in die figürlich dargestellte Ruhestellung 404 zurückverstellt werden. Entsprechend lässt sich das Rollelement 403 auch aus der Ruhe- stellung 404 in eine linke oder zweite Stellposition 408 rotieren, um einen weiteren, nicht im Detail dargestellten Druckschalter 412 zu betätigen, um eine entsprechende Rotations- richtung in die linke Richtung zu aktivieren. Somit lässt sich intuitiv die Steuerung des zweiten Handhabungsmodus umsetzten, wobei sich die vorgeschlagene Fußbedieneinheit 400 auch optimal nachrüsten lässt, um gattungsbildende Eingabeeinheiten 10 für die Steue- rung des Werkzeugs 16 im ersten Handhabungsmodus auf die zusätzliche Steuerung des Werkzeugs 16 im zweiten Handhabungsmodus nachzurüsten. As an alternative to this, a technical implementation can also be implemented in which the rolling element 403 can be rotated from a rest position 404 shown in the figure into a right or first setting position 406, with a permanent rotational movement of the tool 16 in the right direction in this setting position 406 can be activated. A purely schematic first pressure switch 410 is provided for this purpose, which can be activated by the rolling element 403 in the right setting position 406 . To end the rotational movement of the tool 16, the rolling element 403 must be moved back into the rest position 404 shown in the figure. Correspondingly, the rolling element 403 can also be rotated from the rest position 404 into a left or second setting position 408 in order to actuate a further pressure switch 412 (not shown in detail) in order to activate a corresponding direction of rotation in the left direction. The control of the second handling mode can thus be implemented intuitively, with the proposed foot control unit 400 also being optimally retrofittable in order to retrofit generic input units 10 for controlling the tool 16 in the first handling mode for the additional control of the tool 16 in the second handling mode.

Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln be- trachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Die Erfindung be- trifft eine Eingabeeinheit 10 zum Betreiben eines medizinischen Instruments 12 mit einem hohlen, sich entlang einer Längsachse L erstreckenden Schaft 14 zum Aufnehmen von Lenkdrähten 20, mit einem distalseitig an dem Schaft 14 angeordneten, entlang einer Er- streckungsachse E ausgebildeten Werkzeug 16 und einer proximal sei tig an dem Schaft 14 angeordneten Steuereinheit 18 zum Manipulieren des Werkzeugs 16 mittels der Lenkdräh- te 20, umfassend erste Eingabemittel 22 zum kontinuierlichen, schwenk- und / oder rotati- onsgetreuen, bevorzugt ununterbrochenen und / oder absoluten, Umsetzen einer ergono- misch begrenzten Benutzereingabe 25, insbesondere einer natürlichen Benutzerbewegung von bewegbaren ersten Bedienmitteln, in eine Verstellbewegung des Werkzeugs 16 in ei- nem ersten Handhabungsmodus 26, um das Werkzeug 16 mittels der Steuereinheit 18 rela- tiv zur Längsachse L begrenzt zu schwenken und / oder um die Erstreckungsachse E be- grenzt zu rotieren. The drawings, the description and the claims contain numerous features in combination. A person skilled in the art will expediently also consider the features individually and combine them into further meaningful combinations. The invention relates to an input unit 10 for operating a medical instrument 12 with a hollow shaft 14 extending along a longitudinal axis L for receiving guide wires 20, with a tool 16 arranged on the distal side of the shaft 14 and formed along an axis E and a control unit 18 arranged proximally on the shaft 14 for manipulating the tool 16 by means of the steering wires 20, comprising first input means 22 for the continuous, pivoting and/or rotation-accurate, preferably uninterrupted and/or absolute, implementation of an ergono - mixed limited user input 25, in particular a natural user movement of movable first operating means, in an adjustment movement of the tool 16 in a A first handling mode 26 in order to pivot the tool 16 by means of the control unit 18 relative to the longitudinal axis L to a limited extent and/or to rotate it about the axis of extension E to a limited extent.

Bezugszeichenliste Reference List

10 Eingabeeinheit 10 input unit

12 medizinisches Instrument 12 medical instrument

14 Schaft 14 shank

16 Werkzeug 16 tools

17 Maulteil 17 jaw part

18 Steuereinheit 18 control unit

20 Lenkdrähte 20 steering wires

22 erste Eingabemittel 22 first input means

24 zweite Eingabemittel 24 second input means

30 proximales Ende des Schafts 30 proximal end of the shaft

32 distales Ende des Schafts 32 distal end of shaft

34 Maulelement 34 jaw member

36 Gelenkmechanismus 36 linkage mechanism

38 Schwenkglied 38 pivot link

40 Antrieb 40 drive

42 Markierung 42 mark

44 Endanschlag 44 end stop

400 Fußbedieneinheit 400 foot control unit

402 Rotierelement 402 rotating element

403 zylinderförmiges Rollelement 403 cylindrical rolling element

404 Ruhestellung des Rotierelements 404 Rest position of the rotating element

406 rechte Stellposition 406 right setting position

408 linke Stellposition 408 left adjustment position

410 erster Druckschalter 410 first pressure switch

412 weiterer Druckschalter 412 more pressure switches

414 keilförmige Gehäuseeinheit 414 wedge-shaped housing unit

416 abgeschrägte Oberseite 418 Betriebszustand 416 beveled top 418 operating status

420 äußere Schicht 420 outer layer

422 Kennzeichnung 422 marking

424 geriffelte Oberfläche 424 fluted surface

1000 medizinisches System 1000 medical system

RI Rotationsachse des Rotierelements; RI axis of rotation of the rotating element;

RadR Radialrichtung RadR radial direction

E Erstreckungsachse des Werkzeugs E Tool extension axis

L Längsachse des Schafts L Longitudinal axis of the stem

R Rotationsachse x, y, z Raumachsen des medizinischen Instruments ωE Rotationsbewegung des Werkzeugs ω z' Rotationbewegung der Eingabeeinheit ω x, Schwenkbewegung des Werkzeugs ω y Schwenkbewegung des Werkzeugs R axis of rotation x, y, z spatial axes of the medical instrument ωE rotational movement of the tool ω z′ rotational movement of the input unit ω x pivoting movement of the tool ω y pivoting movement of the tool

Claims

Patentansprüche patent claims 1. Eingabeeinheit (10) zum Betreiben eines medizinischen Instruments (12) mit einem hohlen, sich entlang einer Längsachse (L) erstreckenden Schaft (14) zum Aufnehmen von Lenkdrähten (20), mit einem distalseitig an dem Schaft (14) angeordneten, entlang einer Erstreckungsachse (E) ausgebildeten Werkzeug (16) und einer proximalseitig an dem Schaft (14) angeordneten Steuereinheit (18) zum Manipulieren des Werkzeugs (16) mittels der Lenkdrähte (20), umfassend erste Eingabemittel (22) zum kontinuierlichen, schwenk- und / oder rotationsgetreuen, bevorzugt ununterbrochenen und / oder absoluten, Umsetzen einer ergonomisch begrenzten Benutzereingabe, insbesondere einer natürlichen Benutzerbewegung von bewegbaren ersten Bedienmitteln, in eine Verstellbewegung des Werkzeugs (16) in einem ersten Handhabungsmodus, um das Werkzeug (16) mittels der Steuereinheit (18) relativ zur Längsachse (L) begrenzt zu schwenken und / oder um die Erstreckungsachse (E) begrenzt zu rotieren, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingabeeinheit (10) zweite Eingabemittel (24) zum zumindest abschnittsweisen, nicht absoluten Umsetzen wenigstens einer weiteren Benutzereingabe in eine endlose Rotationsbewegung des Werkzeugs (16) um seine Erstreckungsachse (E) in einem zweiten Handhabungsmodus umfasst, wobei die zweiten Eingabemittel (24) durch eine Fußbedieneinheit (400) ausgebildet sind, die ein mit dem Fuß der Bedienperson bedienbares und / oder steuerbares Rotierelement (402) zum Erfassen der weiteren Benutzereingabe umfasst. 1. Input unit (10) for operating a medical instrument (12) with a hollow shaft (14) extending along a longitudinal axis (L) for receiving steering wires (20), with a shaft (14) arranged on the distal side an extension axis (E) and a control unit (18) arranged proximally on the shaft (14) for manipulating the tool (16) by means of the steering wires (20), comprising first input means (22) for continuous, pivoting and / or rotationally accurate, preferably uninterrupted and / or absolute, conversion of an ergonomically limited user input, in particular a natural user movement of movable first operating means, into an adjustment movement of the tool (16) in a first handling mode in order to move the tool (16) by means of the control unit (18 ) to pivot relative to the longitudinal axis (L) to a limited extent and/or to rotate to a limited extent about the axis of extension (E), characterized in that d that the input unit (10) comprises second input means (24) for at least partially, non-absolutely converting at least one further user input into an endless rotational movement of the tool (16) about its axis of extension (E) in a second handling mode, the second input means (24) are formed by a foot control unit (400), which comprises a rotating element (402) that can be operated and/or controlled with the operator's foot for detecting the additional user input. 2. Eingabeeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rotierelement (402) zum Steuern einer linken Rotationsbewegung des Werkzeugs (16) nach links und zum Steuern einer rechten Rotationsbewegung des Werkzeugs (16) nach rechts rotierbar ist. 2. Input unit according to claim 1, characterized in that the rotating element (402) is rotatable to the left for controlling a left rotational movement of the tool (16) and to the right for controlling a right rotational movement of the tool (16). 3. Eingabeeinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Rotierelement (402) als ein zylinderförmiges Rollelement (403) ausbildet ist, mit einer Längserstreckung zwischen 5 cm bis 30 cm, bevorzugt zwischen 5 cm bis 25 cm, weiter bevorzugt zwischen 5 cm bis 20 cm. 3. Input unit according to Claim 1 or 2, characterized in that the rotating element (402) is designed as a cylindrical rolling element (403) with a longitudinal extent of between 5 cm and 30 cm, preferably between 5 cm and 25 cm, more preferably between 5 cm to 20 cm. 4. Eingabeeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Rotierelement (402) aus einer Ruhestellung (404) entlang einer rechten Rotationsrichtung in einen rechten Endanschlag und / oder Stellposition (406) und / oder entlang einer linken Rotationsrichtung in einen linken Endanschlag und / oder Stellposition (408) rotierbar ist, derartig, dass in dem / der rechten Endanschlag bzw. Stellposition (406) eine nach rechts gerichtete endlose Rotationsbewegung des Werkzeugs (16) aktivierbar ist und dass in dem / der linken Endanschlag bzw. Stellposition (408) eine nach links gerichtete endlose Rotationsbewegung des Werkzeugs (16) aktivierbar ist. 4. Input unit according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the rotating element (402) moves from a rest position (404) along a right-hand direction of rotation into a right-hand end stop and/or setting position (406) and/or along a left-hand direction of rotation into a left end stop and/or setting position (408) in such a way that in the right end stop or setting position (406) an endless rotary movement of the tool (16) directed to the right can be activated and that in the left end stop or Adjusting position (408) a leftward endless rotational movement of the tool (16) can be activated. 5. Eingabeeinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Rotierelement (402) wenigstens einen ersten Druckschalter (410) umfasst, wobei das Rotierelement (402) so ausgebildet ist, dass beim Erreichen des rechten Endanschlags bzw. Stellposition (406) der erste Druckschalter (410) durch das Rotierelement (402) betätigbar ist und dass beim Erreichen des linken Endanschlags bzw. Stellposition (408) der erste Druckschalter (410) oder ein weiterer Druckschalter (412) durch das Rotierelement (402) betätigbar ist. 5. Input unit according to Claim 4, characterized in that the rotating element (402) comprises at least one first pressure switch (410), the rotating element (402) being designed such that when the right-hand end stop or setting position (406) is reached, the first pressure switch (410) can be actuated by the rotating element (402) and that when the left end stop or setting position (408) is reached, the first pressure switch (410) or another pressure switch (412) can be actuated by the rotating element (402). 6. Eingabeeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Fußbedieneinheit (400) eine keilförmige Gehäuseeinheit (414) mit einer abgeschrägten Oberseite (416) umfasst, wobei in einem Betriebszustand (418) die Fußbedieneinheit (400) auf einem Untergrund, insbesondere Raumboden, so abstellbar ist, dass die abgeschrägte Oberseite (416) in Richtung der Bedienperson ausgerichtet ist. 6. Input unit according to one of claims 1 to 5, characterized in that the foot control unit (400) comprises a wedge-shaped housing unit (414) with a bevelled top (416), wherein in an operating state (418) the foot control unit (400) on a surface , in particular the floor of the room, can be parked in such a way that the bevelled top (416) is oriented in the direction of the operator. 7. Eingabeeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Rotierelement (402) um eine Rotationsachse (RI) rotierbar gelagert ist, die in einer Ebene verläuft, die parallel zu der abgeschrägten Oberseite (416) ausgerichtet ist, wobei das Rotierelement (402) in Radialrichtung (RadR) die Oberseite (416) bereichsweise so überragt, dass die, insbesondere sitzende, Bedienperson die Verse des Fußes auf dem Untergrund, insbesondere dem Raumboden, abstellen kann, um durch Schwenkbewegungen des Fußes um die Verse das Rotierelement (402) zu bedienen. 7. Input unit according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the rotating element (402) is mounted such that it can rotate about an axis of rotation (RI) which runs in a plane which is aligned parallel to the slanted upper side (416), the Rotating element (402) in the radial direction (RadR) projects beyond the top (416) in some areas in such a way that the operator, in particular a seated operator, can place the heel of his foot on the ground, in particular the floor of the room, in order to rotate the rotating element by pivoting the foot around the heel (402) to use. 8. Eingabeeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Rotierelement (402) mantelseitig eine aufgeraute und / oder strukturierte, insbesondere geriffelte, äußere Schicht (420), insbesondere Oberfläche, aufweist. 8. Input unit according to one of Claims 1 to 7, characterized in that the rotating element (402) has a roughened and/or structured, in particular corrugated, outer layer (420), in particular surface, on the casing side. 9. Eingabeeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Fußbedieneinheit (400) oder das Rotierelement (402) einen Aufdruck und / oder Kennzeichnung (422) zum Darstellen der steuerbaren Rotationsrichtung des Werkzeugs (16) umfasst. 9. Input unit according to one of claims 1 to 8, characterized in that the foot control unit (400) or the rotating element (402) comprises an imprint and/or marking (422) for representing the controllable direction of rotation of the tool (16). 10. Medizinisches System (1000), insbesondere Endeffektor und / oder Chirurgieroboter, mit zumindest einer erfindungsgemäßen Eingabeeinheit (10), die nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ausgebildet ist, und mit zumindest einem medizinischen Instrument (12), umfassend einen hohlen, sich entlang einer Längsachse (L) erstreckenden Schaft (14) zum Aufnehmen von Lenkdrähten (20) für ein Werkzeug (16), das distalseitig an dem Schaft (14) angeordnete, entlang einer Erstreckungsachse (E) ausgebildete Werkzeug (16) für eine medizinische Anwendung an Patienten, eine proximal seitig an dem Schaft (14) angeordnete Steuereinheit (18), die mit dem Werkzeug (16) über die Lenkdrähte (20) in Wirkverbindung steht, um das Werkzeug (16) in einem ersten Handhabungsmodus und in einem zweiten Handhabungsmodus zu bewegen. 10. Medical system (1000), in particular end effector and / or surgical robot, with at least one input unit (10) according to the invention, which is designed according to one of claims 1 to 9, and with at least one medical instrument (12) comprising a hollow, itself shaft (14) extending along a longitudinal axis (L) for receiving guide wires (20) for a tool (16), the tool (16) for a medical application arranged on the distal side of the shaft (14) and configured along an axis of extension (E). on patients, a control unit (18) arranged proximally on the shaft (14), which is operatively connected to the tool (16) via the steering wires (20), in order to operate the tool (16) in a first handling mode and in a second handling mode to move. 11. Medizinisches System nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das medizinische System (1000) eine räumlich verstellbare Scheibe umfasst, die mit den Lenkdrähten (20) in Wirkkontakt steht, um das Werkzeug (16) mittels der Lenkdrähte (20) entlang der Längsachse (L) des Schaftes (14) begrenzt zu schwenken, wobei die Scheibe zusammen mit dem Schaft (14) und den Lenkdrähten (20) um die Längsachse (L) endlos rotierbar ist. 11. Medical system according to claim 10, characterized in that the medical system (1000) comprises a spatially adjustable disc which is in operative contact with the steering wires (20) in order to guide the tool (16) by means of the steering wires (20) along the longitudinal axis (L) of the shank (14), the disc being endlessly rotatable about the longitudinal axis (L) together with the shank (14) and the steering wires (20).
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