Title:
Verfahren und Vorrichtung zur verbesserten Steifigkeit in der Verbindungsanordnung eines flexiblen Arms
Kind Code:
T5


Abstract:

Eine Verbindungsanordnung eines flexiblen Arms, ausgestattet mit einem Spannkabel, mit:
einem ersten Glied, das eine erste Kontaktfläche bildet, die aus einem ersten Kontaktmaterial gebildet wird und sich einer teilweisen konvexen Fläche nähert, die das Spannkabel trägt, das durch die erste Kontaktfläche verläuft;
einem zweiten Glied, das eine zweite Kontaktfläche bildet, die aus einem zweiten Kontaktmaterial gebildet ist und sich einer teilweisen konkaven Fläche nähert, die das Spannkabel, das durch die zweite Kontaktfläche verläuft, trägt; und
eine Hochreibungskupplung zwischen dem ersten Glied und dem zweiten Glied wird durch die erste Kontaktfläche gebildet, die die zweite Kontaktfläche kontaktiert, wenn dies durch das Spannkabel veranlaßt wird; wobei das erste Kontaktmaterial von dem zweiten Kontaktmaterial verschieden ist;
wobei sowohl das erste Kontaktmaterial als auch das zweite Kontaktmaterial in erster Linie aus einer entsprechenden metallischen Verbindung gebildet sind;
wobei die aus dem ersten Kontaktmaterial gebildete erste Kontaktfläche, die die zweite...




Inventors:
Ibrahim, Tamer (Danville, Calif., US)
Geyster, Steve (Milton, Mass., US)
Gleeson, James (Columbus, Ohio, US)
Haubert, Thomas (Columbus, Ohio, US)
Prescott, James (Columbus, Ohio, US)
Application Number:
DE10297328T
Publication Date:
01/05/2005
Filing Date:
10/09/2002
Assignee:
Endoscopic Technologies, Inc. (Danville, Calif., US)



Attorney, Agent or Firm:
Freischem und Kollegen (Köln)
Claims:
1. Eine Verbindungsanordnung eines flexiblen Arms, ausgestattet mit einem Spannkabel, mit:
einem ersten Glied, das eine erste Kontaktfläche bildet, die aus einem ersten Kontaktmaterial gebildet wird und sich einer teilweisen konvexen Fläche nähert, die das Spannkabel trägt, das durch die erste Kontaktfläche verläuft;
einem zweiten Glied, das eine zweite Kontaktfläche bildet, die aus einem zweiten Kontaktmaterial gebildet ist und sich einer teilweisen konkaven Fläche nähert, die das Spannkabel, das durch die zweite Kontaktfläche verläuft, trägt; und
eine Hochreibungskupplung zwischen dem ersten Glied und dem zweiten Glied wird durch die erste Kontaktfläche gebildet, die die zweite Kontaktfläche kontaktiert, wenn dies durch das Spannkabel veranlaßt wird; wobei das erste Kontaktmaterial von dem zweiten Kontaktmaterial verschieden ist;
wobei sowohl das erste Kontaktmaterial als auch das zweite Kontaktmaterial in erster Linie aus einer entsprechenden metallischen Verbindung gebildet sind;
wobei die aus dem ersten Kontaktmaterial gebildete erste Kontaktfläche, die die zweite Kontaktfläche kontaktiert, die aus dem zweiten Kontaktmaterial gebildet wird, einen Reibungskoeffizienten größer als jedes Element der folgenden Aufzählung aufweist:
ein Reibungskoeffizientwert von 0,3;
die aus dem ersten Kontaktmaterial gebildete, erste Kontaktfläche, die die zweite Kontaktfläche berührt, die aus dem ersten Kontaktmaterial gebildet wird; und
die aus dem zweiten Kontaktmaterial gebildete, erste Kontaktfläche, die die zweite Kontaktfläche berührt, die aus dem zweiten Kontaktmaterial gebildet wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei jede der entsprechenden metallischen Verbindungen in erster Linie aus mindestens einer Legierung gebildet wird, die mindestens ein Element der folgenden Aufzählung umfaßt: Eisen, Kupfer und Titan.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei jede der entsprechenden metallischen Verbindungen in erster Linie aus einer Legierung gebildet wird, die zu der folgenden Aufzählung gehört: Edelstahl, Titan und Nitinol.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das erste Glied in erster Linie aus dem ersten Kontaktmaterial gebildet wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei das zweite Glied in erster Linie aus dem zweiten Kontaktmaterial gebildet wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die aus dem ersten Kontaktmaterial gebildete erste Kontaktfläche, die die aus dem zweiten Kontaktmaterial gebildete zweite Kontaktfläche berührt, den Reibungskoeffizienten größer als den Reibungskoeffizientwert von 0,35 aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die aus dem ersten Kontaktmaterial gebildete erste Kontaktfläche, die die aus dem zweiten Kontaktmaterial gebildete zweite Kontaktfläche berührt, den Reibungskoeffizienten größer als den Reibungskoeffizientwert von 0,375 aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die aus dem ersten Kontaktmaterial gebildete erste Kontaktfläche, die die aus dem zweiten Kontaktmaterial gebildete zweite Kontaktfläche berührt, einen Reibungskoeffizienten größer als den Reibungskoeffizienzwert von 0,3875 aufweist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das zweite Glied in erster Linie aus dem zweiten Kontaktmaterial gebildet wird.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste Kontaktfläche, die die zweite Kontaktfläche berührt, wenn dies durch das Spannkabel veranlaßt wird, des weiteren eine maximale Haftreibung kombiniert mit einer maximalen Bewegungsreibung zwischen dem ersten Glied und dem zweiten Glied bereitstellt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das erste Glied des weiteren eine dritte Kontaktfläche bildet, die aus einem dritten Kontaktmaterial gebildet wird und sich einer zweiten teilweise konkaven Fläche nähert, die das Spannkabel trägt, das durch die dritte Kontaktfläche verläuft;
wobei die Vorrichtung des weiteren umfaßt:
ein drittes Glied, das eine vierte Kontaktfläche bildet, die aus einem vierten Kontaktmaterial gebildet wird und sich einer zweiten teilweise konvexen Fläche nähert, die das Spannkabel trägt, das durch die vierte Kontaktfläche verläuft; und
eine zweite Hochreibungskupplung zwischen dem ersten Glied und dem dritten Glied durch die dritte Kontaktfläche wird hergestellt, die die vierte Kontaktfläche berührt, wenn dies durch das Spannkabel veranlaßt wird;
wobei sowohl das dritte Kontaktmaterial als auch das vierte Kontaktmaterial in erster Linie aus einer entsprechenden metallischen Verbindung gebildet werden.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei das dritte Kontaktmaterial sich von dem vierten Kontaktmaterial unterscheidet;
wobei die durch das dritte Kontaktmaterial gebildete dritte Kontaktfläche, die die vierte Kontaktfläche berührt, die durch das vierte Kontaktmaterial gebildet wird, einen höheren Reibungskoeffizienten als jedes Element der folgenden Aufzählung aufweist:
die aus dem dritten Kontaktmaterial gebildete dritte Kontaktfläche, die die vierte Kontaktfläche berührt, die aus dem dritten Kontaktmaterial gebildet wird; und
die aus dem vierten Kontaktmaterial gebildete dritte Kontaktfläche, die die vierte Kontaktfläche berührt, die aus dem vierten Kontaktmaterial gebildet wird.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei das dritte Kontaktmaterial im wesentlichen das zweite Kontaktmaterial ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei das vierte Kontaktmaterial im wesentlichen das erste Kontaktmaterial ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die teilweise konkave Fläche unterschiedlich von der zweiten teilweisen konkaven Fläche ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die erste Kontaktfläche im wesentlichen an die dritte Kontaktfläche grenzt.

17. Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei das erste Glied die erste Kontaktfläche enthält, die mit der dritten Kontaktfläche durch einen hohlen Stab gekoppelt ist, der das Spannkabel trägt, das durch die erste Kontaktfläche und durch die dritte Kontaktfläche verläuft.

18. Verfahren zur Herstellung einer Verbindungsanordnung eines flexiblen Arms mit einem Spannkabel, mit den Schritten:
Bereitstellen eines ersten Glieds, das eine erste Kontaktfläche bildet, die durch ein erstes Kontaktmaterial gebildet wird und sich einer teilweise konvexen Fläche nähert, die das Spannkabel trägt, das durch die erste Kontaktfläche verläuft;
Bereitstellen eines zweiten Glieds, das durch eine zweite Kontaktfläche gebildet wird, die durch ein zweites Kontaktmaterial gebildet wird und sich einer teilweise konkaven Fläche nähert, die das Spannkabel trägt, das durch die zweite Kontaktfläche verläuft; und
das Spannkabel veranlaßt einen Kontakt zwischen der ersten Kontaktfläche und der zweiten Kontaktfläche, um eine hohe Reibungskupplung zwischen dem ersten Glied und dem zweiten Glied herzustellen;
wobei das erste Kontaktmaterial von dem zweiten Kontaktmaterial unterschiedlich ist;
wobei sowohl das erste Kontaktmaterial als auch das zweite Kontaktmaterial in erster Linie aus einer entsprechenden metallischen Verbindung gebildet werden;
wobei die aus dem ersten Kontaktmaterial gebildete erste Kontaktfläche, die die zweite Kontaktfläche berührt, die aus dem zweiten Kontaktmaterial gebildet wird, einen Reibungskoeffizienten größer als jedes Element der folgenden Aufzählung aufweist:
einen Reibungskoeffizientwert von 0,3;
die aus dem ersten Kontaktmaterial gebildete erste Kontaktfläche, die die zweite Kontaktfläche berührt, die aus dem ersten Kontaktmaterial gebildet wird; und
die aus dem zweiten Kontaktmaterial gebildete erste Kontaktfläche, die die zweite Kontaktfläche berührt, die aus dem zweiten Kontaktmaterial gebildet wird.

19. Verfahren nach Anspruch 18, wobei jede der entsprechenden metallischen Verbindungen in erster Linie aus mindestens einer Legierung gebildet wird, die mindestens ein Element der folgenden Aufzählung enthält: Eisen, Kupfer und Titan.

20. Verfahren nach Anspruch 19, wobei jede der entsprechenden metallischen Verbindungen in erster Linie aus einer Legierung gebildet wird, die zu der folgenden Aufzählung gehört: Edelstahl, Titan und Nitinol.

21. Verfahren nach Anspruch 18, wobei das erste Glied in erster Linie aus dem ersten Kontaktmaterial gebildet wird.

22. Verfahren nach Anspruch 21, wobei das zweite Glied in erster Linie aus dem zweiten Kontaktmaterial gebildet wird.

23. Verfahren nach Anspruch 18, wobei die aus dem ersten Kontaktmaterial gebildete erste Kontaktfläche, die die zweite Kontaktfläche berührt, die aus dem zweiten Kontaktmaterial gebildet wird, einen Reibungskoeffizienten größer als den Reibungskoeffizientwert von 0,35 aufweist.

24. Verfahren nach Anspruch 23, wobei die aus dem ersten Kontaktmaterial gebildet erste Kontaktfläche, die die zweite Kontaktfläche berührt, die aus dem zweiten Kontaktmaterial gebildet wird, den Reibungskoeffizenten größer als den Reibungskoeffizientwert von 0,375 aufweist.

25. Verfahren nach Anspruch 24, wobei die aus dem ersten Kontaktmaterial gebildete erste Kontaktfläche, die die zweite Kontaktfläche berührt, die aus dem zweiten Kontaktmaterial gebildet wird, den Reibungskoeffizenten größer als den Reibungskoeffizientwert von 0,3875 aufweist.

26. Verfahren nach Anspruch 18, wobei das zweite Glied in erster Linie aus dem zweiten Kontaktmaterial gebildet wird.

27. Verfahren nach Anspruch 18, wobei der Schritt, daß das Spannkabel den Kontakt zwischen der ersten Kontaktfläche und der zweiten Kontaktfläche veranlaßt, des weiteren die Schritte umfaßt
daß das Spannkabel den Kontakt zwischen der ersten Kontaktfläche und der zweiten Kontaktfläche veranlaßt, die eine maximale Haftreibung mit einer maximalen Bewegungsreibung zwischen dem ersten Glied und dem zweiten Glied bereitstellt.

28. Verfahren nach Anspruch 18, wobei das erste Glied des weiteren eine dritte Kontaktfläche bildet, die aus einem dritten Kontaktmaterial gebildet wird;
wobei das Verfahren des weiteren die Schritte umfaßt:
Bereitstellen eines dritten Gliedes, das eine vierte Kontaktfläche bildet, die aus einem vierten Kontaktmaterial gebildet wird und sich einer zweiten, teilweise konvexen Fläche nähert, die das Spannkabel trägt, das durch die vierte Kontaktfläche verläuft; und
daß das Spannkabel eine zweite Hochreibungskupplung zwischen dem ersten Glied und dem dritten Glied durch die dritte Kontaktfläche veranlaßt, die die vierte Kontaktfläche berührt, wenn dies durch das Spannkabel veranlaßt wird;
wobei sowohl das dritte Kontaktmaterial als auch das vierte Kontaktmaterial in erster Linie aus einer entsprechenden metallischen Verbindung gebildet werden.

29. Verfahren nach Anspruch 28, wobei das dritte Kontaktmaterial unterschiedlich von dem vierten Kontaktmaterial ist;
wobei die aus dem dritten Kontaktmaterial gebildete dritte Kontaktfläche, die die vierte Kontaktfläche berührt, die aus dem vierten Kontaktmaterial gebildet wird, einen höheren Reibungskoeffizienten als jedes Element der folgenden Aufzählung aufweist:
die aus dem dritten Kontaktmaterial gebildete dritte Kontaktfläche, die die vierte Kontaktfläche berührt, die aus dem dritten Kontaktmaterial gebildet wird; und
die aus dem vierten Kontaktmaterial gebildete dritte Kontaktfläche, die die vierte Kontaktfläche berührt, die aus dem vierten Kontaktmaterial gebildet wird.

30. Verfahren nach Anspruch 28, wobei das dritte Kontaktmaterial im wesentlichen das zweite Kontaktmaterial ist.

31. Verfahren nach Anspruch 30, wobei das vierte Kontaktmaterial im wesentlichen das erste Kontaktmaterial ist.

32. Verfahren nach Anspruch 28, wobei die teilweise konkave Fläche unterschiedlich zu der zweiten, teilweise konkaven Fläche ist.

33. Verfahren nach Anspruch 28, wobei die teilweise konvexe Fläche unterschiedlich zu der zweiten, teilweise konvexen Fläche ist.

34. Verfahren nach Anspruch 18, wobei die teilweise konvexe Fläche des weiteren sich einer Halbkugel nähert, die das Spannkabel trägt, das durch die erste Kontaktfläche verläuft.

35. Verfahren nach Anspruch 18, wobei die teilweise konkave Fläche sich einem Teilkegel nähert, der das Spannkabel trägt, das durch die zweite Kontaktfläche verläuft.

36. Die Verbindungsanordnung eines flexiblen Arms als ein Produkt nach dem Verfahren des Anspruchs 18.

37. Verfahren zum Herstellen eines flexiblen Arms mit den Schritten des Anspruchs 18, der eine Verbindungsanordnung eines flexiblen Arms bereitstellt.

38. Der flexible Arm als ein Produkt des Verfahrens nach Anspruch 37.

39. Eine Verbindungsanordnung eines flexiblen Arms, die mit einem Spannkabel ausgestattet ist, mit:
einem ersten Glied, das eine erste Kontaktfläche bildet, die aus einem ersten Kontaktmaterial gebildet wird und sich einer teilweise konvexen Fläche nähert, die das Spannkabel trägt, das durch die erste Kontaktfläche verläuft;
einem zweiten Glied, das eine zweite Kontaktfläche bildet, das durch ein zweites Kontaktmaterial gebildet wird und sich einer teilweise konkaven Fläche nähert, die das Spannkabel trägt, das durch die zweite Kontaktfläche verläuft; und
eine Hochreibungskupplung zwischen dem ersten Glied und dem zweiten Glied wird durch die erste Kontaktfläche, die die zweite Kontaktfläche berührt, gebildet, wenn dies durch das Spannkabel veranlaßt wird;
wobei sowohl das erste Kontaktmaterial als auch das zweite Kontaktmaterial in erster Linie aus einer entsprechenden metallischen Verbindung gebildet werden;
wobei die erste Kontaktfläche, die die zweite Kontaktfläche berührt, wenn dies durch das Spannkabel veranlaßt wird, des weiteren eine maximale Haftreibung kombiniert mit einer maximalen Bewegungsreibung zwischen dem ersten Glied und dem zweiten Glied durch einen Kontaktbereich bereitstellt;
wobei der Kontaktbereich kleiner ist als ein maximaler Kontaktbereich, der durch Ändern mindestens der ersten Kontaktfläche oder der zweiten Kontaktfläche erhalten wird; und
wobei die aus dem ersten Kontaktmaterial gebildete erste Kontaktfläche, die die zweite Kontaktfläche berührt, die aus dem zweiten Kontaktmaterial gebildet wird, einen Reibungskoeffizienten größer als der Reibungskoeffizient von 0,3 aufweist.

40. Vorrichtung nach Anspruch 39, wobei jede der entsprechenden metallischen Verbindungen in erster Linie aus mindestens einer Legierung besteht, die mindestens ein Element der folgenden Aufzählung aufweist: Eisen, Kupfer und Titan.

41. Vorrichtung nach Anspruch 40, wobei jede der entsprechenden metallischen Verbindungen in erster Linie aus einer Legierung besteht, die zu der folgenden Aufzählung gehört: Edelstahl, Titan und Nitinol.

42. Vorrichtung nach Anspruch 39, wobei das erste Glied in erster Linie aus dem ersten Kontaktmaterial besteht.

43. Vorrichtung nach Anspruch 42, wobei das zweite Glied in erster Linie aus dem zweiten Kontaktmaterial besteht.

44. Vorrichtung nach Anspruch 39, wobei die aus dem ersten Kontaktmaterial gebildete erste Kontaktfläche, die die zweite Kontaktfläche berührt, die aus dem zweiten Kontaktmaterial gebildet wird, den Reibungskoeffizienten aufweist, der größer als der Reibungskoeffizientwert von 0,35 ist.

45. Vorrichtung nach Anspruch 44, wobei die aus dem ersten Kontaktmaterial gebildete erste Kontaktfläche, die die zweite Kontaktfläche berührt, die aus dem zweiten Kontaktmaterial besteht, den Reibungskoeffizienten größer als den Reibungskoeffizientwert von 0,375 aufweist.

46. Vorrichtung nach Anspruch 45, wobei die aus dem ersten Kontaktmaterial gebildete erste Kontaktfläche, die die zweite Kontaktfläche berührt, die aus dem zweiten Kontaktmaterial besteht, den Reibungskoeffizienten größer als den Reibungskoeffizientwert von 0,3875 aufweist.

47. Vorrichtung nach Anspruch 39, wobei das zweite Glied in erster Linie aus dem zweiten Kontaktmaterial besteht.

48. Vorrichtung nach Anspruch 39, wobei das erste Glied des weiteren eine dritte Kontaktfläche bildet, die aus einem dritten Kontaktmaterial besteht und sich einer zweiten, teilweise konkaven Fläche nähert, die das Spannkabel trägt, das durch die dritte Kontaktfläche verläuft;
wobei die Vorrichtung des weiteren umfaßt:
ein drittes Glied, das eine vierte Kontaktfläche bildet, die aus einem vierten Kontaktmaterial gebildet wird und sich einer zweiten, teilweise konvexen Fläche nähert, die das Spannkabel trägt, das durch die vierte Kontaktfläche verläuft; und
eine zweite Hochreibungskupplung zwischen dem ersten Glied und dem dritten Glied wird durch die dritte Kontaktfläche hergestellt, die die vierte Kontaktfläche berührt, wenn dies durch das Spannkabel veranlaßt wird; und
wobei sowohl das dritte als auch das vierte Kontaktmaterial in erster Linie aus einer entsprechenden metallischen Verbindung gebildet werden.

49. Vorrichtung nach Anspruch 48, wobei die dritte Kontaktfläche, die die vierte Kontaktfläche berührt, wenn dies durch das Spannkabel veranlaßt wird, des weiteren eine zweite maximale Haftreibung kombiniert mit einer zweiten maximalen Bewegungsreibung zwischen dem ersten Glied und dem dritten Glied durch einen zweiten Kontaktbereich bereitstellt; und
wobei der zweite Kontaktbereich kleiner als ein zweiter maximaler Kontaktbereich ist, der durch Änderung mindestens der dritten Kontaktfläche oder der vierten Kontaktfläche erhalten wird.

50. Vorrichtung nach Anspruch 49, wobei das dritte Kontaktmaterial hauptsächlich das zweite Kontaktmaterial ist.

51. Vorrichtung nach Anspruch 50, wobei das vierte Kontaktmaterial hauptsächlich das erste Kontaktmaterial ist.

52. Vorrichtung nach Anspruch 49, wobei die dritte Kontaktfläche sich einer zweiten, teilweise konkaven Fläche nähert, die das Spannkabel trägt, das durch die dritte Kontaktfläche verläuft.

53. Vorrichtung nach Anspruch 52, wobei die teilweise konkave Fläche unterschiedlich zu der zweiten, teilweise konkaven Fläche ist.

54. Vorrichtung nach Anspruch 52, wobei die erste Kontaktfläche im wesentlichen an die dritte Kontaktfläche grenzt.

55. Vorrichtung nach Anspruch 52, wobei das erste Glied die erste Kontaktfläche enthält, die mit der dritten Kontaktfläche durch einen hohlen Stab gekoppelt wird, der das Spannkabel trägt, das durch die erste Kontaktfläche und durch die dritte Kontaktfläche verläuft.

56. Vorrichtung nach Anspruch 49, wobei die teilweise konvexe Fläche unterschiedlich zu der zweiten, teilweise konvexen Fläche ist.

57. Vorrichtung nach Anspruch 39, wobei das erste Kontaktmaterial unterschiedlich zu dem zweiten Kontaktmaterial ist.

58. Vorrichtung nach Anspruch 57, wobei die aus dem ersten Kontaktmaterial gebildete erste Kontaktfläche, die die zweite Kontaktfläche berührt, die aus dem zweiten Kontaktmaterial gebildet wird, einen höheren Reibungskoeffizienten als jedes Element der folgenden Aufzählung aufweist:
die aus dem ersten Kontaktmaterial gebildete erste Kontaktfläche, die die zweite Kontaktfläche berührt, die aus dem ersten Kontaktmaterial gebildet wird; und
die aus dem zweiten Kontaktmaterial gebildete erste Kontaktfläche, die die zweite Kontaktfläche berührt, die aus dem zweiten Kontaktmaterial gebildet wird.

59. Vorrichtung nach Anspruch 39, wobei die teilweise konvexe Fläche des weiteren sich einer Halbkugel nähert, die das Spannkabel trägt, das durch die erste Kontaktfläche verläuft.

60. Vorrichtung nach Anspruch 39, wobei die teilweise konkave Fläche des weiteren sich einem Teilkegel nähert, der das Spannkabel trägt, das durch die zweite Kontaktfläche verläuft.

61. Verfahren zum Herstellen einer Verbindungsanordnung eines flexiblen Arms, die mit einem Spannkabel ausgestattet ist, mit den Schritten:
Bereitstellen eines ersten Glieds, das eine erste Kontaktfläche bildet, die aus einem ersten Kontaktmaterial gebildet ist und sich einer teilweise konvexen Fläche nähert, die das Spannkabel trägt, das durch die erste Kontaktfläche verläuft;
Bereitstellen eines zweiten Glieds, das eine zweite Kontaktfläche bildet, die aus einem zweiten Kontaktmaterial gebildet wird und sich einer teilweise konkaven Fläche nähert, die das Spannkabel trägt, das durch die zweite Kontaktfläche verläuft; und
das Spannkabel veranlaßt eine hohe Reibungskupplung zwischen dem ersten Glied und dem zweiten Glied durch die erste Kontaktfläche, die die zweite Kontaktfläche berührt;
wobei der Schritt, daß das Spannkabel die hohe Reibungskupplung veranlaßt, des weiteren den Schritt umfaßt:
die erste Kontaktfläche berührt die zweite Kontaktfläche, wenn dies durch das Spannkabel veranlaßt wird, und stellt eine maximale Haftreibung kombiniert mit einer maximalen Bewegungsreibung zwischen dem ersten Glied und dem zweiten Glied durch einen Kontaktbereich zur Verfügung;
wobei sowohl das erste Kontaktmaterial als auch das zweite Kontaktmaterial in erster Linie aus einer entsprechenden metallischen Verbindung gebildet sind;
wobei der Kontaktbereich kleiner als ein maximaler Kontaktbereich ist, der durch Änderung von mindestens der ersten Kontaktfläche oder der zweiten Kontaktfläche erhalten wird; und
wobei die aus dem ersten Kontaktmaterial gebildete erste Kontaktfläche, die die zweite Kontaktfläche berührt, die aus dem zweiten Kontaktmaterial gebildet wird, einen größeren Reibungskoeffizienten als der Reibungskoeffientwert von 0,3 aufweist.

62. Verfahren nach Anspruch 61, wobei jede der entsprechenden metallischen Verbindungen in erster Linie aus mindestens einer Legierung besteht, die mindestens ein Element der folgenden Aufzählung enthält: Eisen, Kupfer und Titan.

63. Verfahren nach Anspruch 62, wobei jede der entsprechenden metallischen Verbindungen in erster Linie aus einer Legierung besteht, die zu der folgenden Aufzählung gehört: Edelstahl, Titan und Nitinol.

64. Verfahren nach Anspruch 61, wobei das erste Glied in erster Linie aus dem ersten Kontaktmaterial gebildet wird.

65. Verfahren nach Anspruch 64, wobei das zweite Glied in erster Linie aus dem zweiten Kontaktmaterial gebildet wird.

66. Verfahren nach Anspruch 61, wobei die aus dem ersten Kontaktmaterial gebildete erste Kontaktfläche, die die zweite Kontaktfläche berührt, die aus dem zweiten Kontaktmaterial besteht, den Reibungskoeffizienten größer als der Reibungskoeffizientwert von 0,35 aufweist.

67. Verfahren nach Anspruch 66, wobei die aus dem ersten Kontaktmaterial gebildete erste Kontaktfläche, die die zweite Kontaktfläche berührt, die aus dem zweiten Kontaktmaterial besteht, den Reibungskoeffizienten aufweist, der größer ist als der Reibungskoeffizientwert von 0,375.

68. Verfahren nach Anspruch 67, wobei die aus dem ersten Kontaktmaterial gebildete erste Kontaktfläche, die die zweite Kontaktfläche berührt, die aus dem zweiten Kontaktmaterial besteht, den Reibungskoeffizienten aufweist, der größer ist als der Reibungskoeffizientwert von 0,3875.

69. Verfahren nach Anspruch 61, wobei das zweite Glied in erster Linie aus dem zweiten Kontaktmaterial besteht.

70. Verfahren nach Anspruch 61, wobei das erste Glied des weiteren eine dritte Kontaktfläche bildet, die aus einem dritten Kontaktmaterial gebildet wird und sich einer zweiten, teilweise konkaven Fläche nähert, die das Spannkabel trägt, das durch die dritte Kontaktfläche verläuft;
wobei das Verfahren des weiteren die Schritte umfaßt:
Bereitstellen eines dritten Glieds, das eine vierte Kontaktfläche bildet, die aus einem vierten Kontaktmaterial gebildet wird und sich einer zweiten, teilweise konvexen Fläche nähert, die das Spannkabel trägt, das durch die vierte Kontaktfläche verläuft; und
das Spannkabel veranlaßt eine zweite Hochreibungskupplung zwischen dem ersten Glied und dem dritten Glied durch die dritte Kontaktfläche, die die vierte Kontaktfläche berührt;
wobei sowohl das dritte als auch das vierte Kontaktmaterial in erster Linie aus einer entsprechenden metallischen Verbindung gebildet werden.

71. Verfahren nach Anspruch 70, wobei der Schritt des Herstellens der zweiten Hochreibungskupplung durch das Spannkabel des weiteren den Schritt umfaßt,
daß die dritte Kontaktfläche die vierte Kontaktfläche berührt, wenn dies durch das Spannkabel veranlaßt wird, und Bereitstellen einer zweiten maximalen Haftreibung, kombiniert mit einer zweiten maximalen Bewegungsreibung zwischen dem ersten Glied und dem dritten Glied durch einen zweiten Kontaktbereich; und
wobei der zweite Kontaktbereich kleiner als ein zweiter maximaler Kontaktbereich ist, der durch Änderung mindestens der dritten Kontaktfläche oder der vierten Kontaktfläche erhalten wird.

72. Verfahren nach Anspruch 71, wobei das dritte Kontaktmaterial hauptsächlich das zweite Kontaktmaterial ist.

73. Verfahren nach Anspruch 72, wobei das vierte Kontaktmaterial hauptsächlich das erste Kontaktmaterial ist.

74. Verfahren nach Anspruch 71, wobei die dritte Kontaktfläche sich einer zweiten, teilweise konkaven Fläche nähert, die das Spannkabel trägt, das durch die dritte Kontaktfläche verläuft.

75. Verfahren nach Anspruch 74, wobei die teilweise konkave Fläche unterschiedlich zu der zweiten, teilweise konkaven Fläche ist.

76. Verfahren nach Anspruch 74, wobei die erste Kontaktfläche im wesentlichen an die dritte Kontaktfläche grenzt.

77. Verfahren nach Anspruch 74, wobei das erste Glied die erste Kontaktfläche enthält, die an die dritte Kontaktfläche durch einen hohlen Stab gekoppelt wird, der das Spannkabel trägt, das durch die erste Kontaktfläche und die dritte Kontaktfläche verläuft.

78. Verfahren nach Anspruch 71, wobei die teilweise konvexe Fläche unterschiedlich zu der zweiten, teilweise konvexen Fläche ist.

79. Verfahren nach Anspruch 61, wobei das erste Kontaktmaterial unterschiedlich zu dem zweiten Kontaktmaterial ist.

80. Verfahren nach Anspruch 79, wobei die aus dem ersten Kontaktmaterial gebildete erste Kontaktfläche, die die zweite Kontaktfläche berührt, die aus dem zweiten Kontaktmaterial gebildet wird, einen höheren Reibungskoeffizienten als jedes Element der folgenden Aufzählung aufweist:
die aus dem ersten Kontaktmaterial gebildete erste Kontaktfläche, die die zweite Kontaktfläche berührt, die aus dem ersten Kontaktmaterial gebildet wird; und
die aus dem zweiten Kontaktmaterial gebildete erste Kontaktfläche, die die zweite Kontaktfläche berührt, die aus dem zweiten Kontaktmaterial gebildet wird.

81. Verfahren nach Anspruch 61, wobei die teilweise konvexe Fläche sich des weiteren einer Halbkugel nähert, die das Spannkabel trägt, das durch die erste Kontaktfläche verläuft.

82. Verfahren nach Anspruch 61, wobei die teilweise konkave Fläche des weiteren sich einem Teilkegel nähert, der das Spannkabel trägt, das durch die zweite Kontaktfläche verläuft.

83. Die Verbindungsanordnung eines flexiblen Arms als ein Produkt nach dem Verfahren nach Anspruch 61.

84. Verfahren zum Herstellen eines flexiblen Arms mit den Schritten des Anspruchs 61, der eine Verbindungsanordnung eines flexiblen Arms bereitstellt.

85. Der flexible Arm als ein Produkt nach dem Verfahren des Anspruchs 84.

Description:
Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf gelenkiges Anbringen von Last tragenden flexiblen Armen, insbesondere geeignet zur Verwendung als Gewebehalter bei Operationen und ganz besonders zur Erhöhung der Steifigkeit einer gelenkbildenden Säule, die sich in einer verriegelten Konfiguration befindet.

Hintergrund

Flexible Arme oder, wie sie oft genannt werden, gelenkbildbare Säulen haben viele Verwendungen. Zum Beispiel werden sie oft verwendet, um Instrumente zu positionieren, um Gegenstände zu tragen oder zum Verriegeln von Meßvorrichtungen. In Behandlungsräumen ist es übliche Praxis, sie als verstellbare Tragarme an einer Seitenschiene eines Operationstisches zu montieren, um Retraktoren, Endoskope und andere Operationsvorrichtungen zu halten.

Das US-Patent 4,949,927 offenbart eine gelenkbildbare Säule, und insbesondere beschreibt sie Säulen aus dem Stand der Technik nach dem Typ Kugelgelenk, die flexibel in deren normalem Zustand sind und die durch Anwendung einer Spannung von einem zentralen Kabel steif werden.

Kürzliche Entwicklungen in der Herzchirurgie erfordern stärkere und steifere verstellbare Arme. Insbesondere wurde ein Verfahren eingeführt, um eine Herz-Bypass-Operation durchzuführen, ohne das Herz des Patienten zu stoppen. Bei diesem Verfahren wird eine Vorrichtung verwendet, die "Gewebehalter" genannt wird.

Ein spezifisches Beispiel nach dem Stand der Technik, das US-Patent 5,727,569, lehrt, daß der Gewebehalter an der Wand des Herzens durch Herstellen eines Vakuums in einem Feld von Saugnäpfen angebracht wird. Mit einem oder mehrerer solcher an der Wand des Herzens angeordneter Vorrichtungen kann der Ort, an dem die Operation vorgenommen werden soll, festgehalten werden, während das Herz weiter schlägt.

Ein Gewebehalter wird oft unter Verwendung einer verriegelbaren gelenkigbildenden Säule gehalten, wie sie im US-Patent 5,348,259 offenbart ist. Eine verriegelbare gelenkbildende Säule wird als eine flexible, gelenkbildende Säule beschrieben, die ein zentrales Spannkabel aufweist, das durch eine Reihe von Kugelgelenkteilen gespannt wird. Jedes Hülsenteil weist eine konische Öffnung mit inneren Zähnen auf, die mit einer Kugel aus elastomerischem Polymer eingreifen können. Wenn das Kabel gespannt wird, bewegen sich die Hülsen zueinander und die Kugeln werden durch die Zähne der Hülse eingekerbt. Die Säule wird steif, wenn das zentrale Kabel gespannt wird. Durch Lösen der Spannung kehrt die Säule in den flexiblen Zustand zurück.

1 ist eine Aufrißansicht eines Gewebehalters, der von einer Seitenschiene eines Operationstisches durch einen Arm getragen wird, wie er im Stand der Technik gemäß US-Patent 5,899,425 gefunden wird.

Die Anordnung nach 1 enthält einen vertikalen Stab 10, der an der Seitenschiene 12 eines Operationstisches (nicht dargestellt) durch eine Klemme 14 angeordnet ist. Der Stab 10 weist oft eine Vielzahl von Facetten auf, die mit der Klemme zusammenwirken, um eine Rotation des Stabs relativ zu der Klemme zu verhindern. Ein Spannungsblock 16, der am oberen Ende des Stabes 10 montiert ist, weist einen Montageblock 18 und ein drehbares Element 20 auf.

Gemäß 1 ist ein Ende eines flexiblen Arms 24 mit der Seite des Montageblocks 18 gegenüber der Seite verbunden, die das drehbare Element 20 aufweist. Der flexible Arm 24 weist eine Reihe von gelenkbildenden Elementen auf, die miteinander durch Kugelgelenke verbunden sind. Die Anzahl der Kugelgelenkelemente kann in Abhängigkeit der Verwendung der gelenkbildenden Säule erhöht oder vermindert werden. Der flexible Arm 24 weist eine Klemmenanordnung 26 auf, die an deren anderem Ende angeordnet ist. Die Klemmenanordnung 26 hält den Schaft 28 des Gewebehalters 30.

Typischerweise weist der gespannte Montageblock 18 einen inneren Durchgang zum Erhalt einer Schraube 32 auf. An der Schraube befestigt ist ein quer laufender Bolzen, der in Schlitzen verläuft, die an gegenüberliegenden Seiten des Montageblocks 18 gebildet sind. Der Eingriff des Bolzens mit den Schlitzen verhindert, daß sich die Schraube relativ zum Montageblock 18 dreht. Das Gewinde der Schraube greift in ein inneres Schraubengewinde in einem drehbaren Element 20 ein, das ebenfalls einen inneren Ansatz aufweist, der mit dem Schraubenkopf in Eingriff sein kann.

Das Spannungskabel weist oft eine geflochtene Struktur auf, die aus Metall hergestellt ist, das speziell hergestellt wurde, um zyklischer Zugermüdung zu widerstehen. Das Kabel kann vorgespannt sein, um eine weitere Verlängerung des Kabels zu minimieren, die durch das Aufbringen von Spannung verursacht wird. Ein Drehen des drehbaren Elements 20 unterstützt oft Kabelspannungen im Bereich von 5 bis 1000 lbs.

Plastikglieder haben ein erhebliches Problem, wenn sie in einem Operationssaal verwendet werden, da sie oft aufgrund von Schwierigkeiten bei deren Reinigung nicht wiederverwendet werden können. Metallische Glieder, falls praktikabel, würden einfacher zu reinigen sein und eine kostenintensive Form chirurgischen Mülls reduzieren.

Während Druckschriften im Stand der Technik hinsichtlich metallischer Glieder in einer flexiblen Armverbindungsanordnung auf das Jahr 1990 zurückgehen, haben die Erfinder eigentlich nur Plastikglieder im Markt gefunden. Die Druckschriften des Standes der Technik werden in den nächsten Absätzen diskutiert.

Plastikgliederkomponenten nach dem Stand der Technik wurden durch die Erfinder ermittelt, um Biegungen bis zu einem Faktor von 1000% für Plastik wie Polyethylen zu machen, wenn diese gespannt werden. Metallische Gliedkomponenten biegen sich bei weniger als 50%. Dieser Unterschied in den Materialien erfordert einen vollständig unterschiedlichen Ansatz in der Bestimmung von brauchbaren metallischen Gliedern und deren Kontaktflächen. Die Prozentsätze, die oben genannt wurden, waren Prozent-Längenänderungen abgeleitet aus der Druckschrift: Materials Science and Engineering, 3rd Edition, W. Callister copyright 1985, die hiermit durch Bezugnahme in die Anmeldung aufgenommen wird.

Das US-Patent 4,949,927 lehrt in Fig. 6 und deren zugeordneter Diskussion ein Glied, das eine Kugel und einen Stab aus Aluminium integriert. Die Erfinder fanden, daß dieses Glied aufgrund eines geringen Reibungskoeffizienten nicht betriebsbereit war. Wegen des geringen Reibungskoeffizienten rutschten diese Glieder sehr leicht, und zwar weit unterhalb des Punkts der Brauchbarkeit.

Das US-Patent 5,899,425 lehrt (Fig. 2, Spalte 4, Zeilen 7–11): "Der flexible, gelenkbildende Arm 24, wie in 2 dargestellt, umfaßt eine Reihe von Elementen, vorzugsweise aus Edelstahl hergestellt... Jedes Element weist eine konvexe, sphärische Fläche an einem Ende und eine konkave, sphärische Fläche an dem anderen Ende auf."

Der Zusammenfassung des US-Patentes 5,889,425 (Spalte 2, Zeilen 35–57) ist zu entnehmen: "Der Arm ist gekennzeichnet durch einen Preßsitz zwischen den sphärischen Kugeln und deren Hülsen. Der Durchmesser jeder Kugel ist vorzugsweise ... größer als der Durchmesser der Hülse, in der sie paßt. Die Hülsen sind halbkugelförmig oder beinahe halbkugelförmig, und deren Wände sind ausreichend flexibel, um es den Kugeln zu ermöglichen, in sie einzutreten. Der sehr kleine Unterschied im Durchmesser und die Flexibilität der Hülsenwände ermöglichen, daß die Kugeln und Hülsen in einem Kontaktbereich in Eingriff sind. Die Bezeichnungen "Bereich des Kontaktes" und "Kontaktbereich" ... bedeuten den Kontakt zwischen einer Kugel und einer Hülse über einen wesentlichen Bereich in einem gemeinsamen Bereich größer als nahezu 20% des vollständigen Oberflächenbereiches der Kugel und ist vom "Linienkontakt" zu unterscheiden, welcher der Kontakt zwischen einer Kugel und Hülse über einer ringförmigen Linie oder einem engen Band mit einem Bereich ist, der im wesentlichen geringe als 20% des vollständigen Bereichs der Kugel ist, die der größeren von der Kugel oder der Hülse entspricht. Der Kontaktbereich erstreckt sich von der Peripherie der Hülse bis zu der Hülle des Umfangs der Kabelöffnung in der konkaven sphärischen Fläche und des Kreises, der das Ende der konvexen sphärischen Fläche definiert, die an der Kabelöffnung hier angrenzt. Der Kontaktbereich ist vorzugsweise ungefähr 30% bis 40% des vollständigen Flächenbereichs der entsprechenden Kugel".

Die Erfinder fanden heraus, daß das US-Patent 5,899,425 in seiner Lehre hinsichtlich metallischer Gliederkomponenten sowohl widersprüchlich als auch nicht betriebsbereit war. Zuerst reduziert die Maximierung des Edelstahl-Kontaktbereichs eigentlich die Reibungskraft, die für die Steifigkeit benötigt wird. Die Offenbarung aus der Zusammenfassung war für eine Plastikgliedkomponente angemessen, versagte aber bei der Berücksichtigung der Stoffwerte von Edelstahl sowie von Legierungen aus Eisen und Titan, die sich nicht annähernd soviel wie Plastik biegen.

Im Gegensatz zu Plastik-gelenkbildenden Säulen nach dem Stand der Technik, die hoch strukturiert sind und demnach nur eine geringe Zugkraft für eine angemessene Steifigkeit benötigen, verhalten sich metallische Gliedkontaktflächen anders. Dies ist bedingt durch die schon an sich geringere Grenzflächenreibung der halbglatten metallisch zueinander passenden konvexen und konkaven Flächen. Reibungskräfte sind direkt proportional zu diesen verteilten Kontaktkräften. Während zwei zueinander passende sphärische Flächen eine große Kontaktfläche herstellen würden, sind die verteilten Kontaktkräfte relativ gering, weil sie weit verteilt sind.

Es existiert ein zusätzliches Problem hinsichtlich hochstrukturierter metallischer Kontaktflächen. Diese würden schwer zu reinigen sein und ein Gesundheitsrisiko darstellen, wenn sie in einem Operationsbereich wieder verwendet werden.

In diese Anmeldung wird unter einem Glied auch als ein Flansch verstanden.

Die Erfinder kennen keine Offenbarung oder Lehre, die ein effektives metallisches Glied zur Verwendung in einer Verbindungsanordnung für einen flexiblen Arm bereitstellt. Was benötigt wird, ist ein derartiges effektives metallisches Glied.

Zusammenfassend dargestellt besteht ein Bedarf für eine erhöhte Steifigkeit in gelenkbildenden Gelenken, insbesondere in Verbindungsanordnungen eines flexiblen Arms. Es besteht Bedarf für wieder verwendbare Glieder in der Chirurgie, die zum Bedarf von metallischen, wieder verwendbaren Gliedern führt. Und es besteht Bedarf für wieder verwendbare Glieder, die eine erhöhte Steifigkeit in Verbindungsanordnungen eines flexiblen Arms bereitstellen.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Erfindung geht den Bedarf an, der beim Hintergrund der Erfindung diskutiert wurde. Die Erfindung erhöht die Steifigkeit der Verbindungsanordnungen eines flexiblen Arms durch Erhöhung der Reibung zwischen Gliederkontakten, wenn sie in einer geschlossenen Konfiguration sind.

Eine Ausführung der Erfindung enthält eine Verbindungsanordnung eines flexiblen Arms mit einem Spannkabel. Die Verbindungsanordnung enthält ein erstes Glied mit einer ersten Kontaktfläche, die aus einem ersten Kontaktmaterial besteht, und ein zweites Glied mit einer zweiten Kontaktfläche, die aus einem zweiten, unterschiedlichen Kontaktmaterial besteht. Eine Hochreibungskupplung zwischen dem ersten Glied und dem zweiten Glied durch das Berühren der zweiten Kontaktfläche durch die erste Kontaktfläche wird hergestellt, wenn dies durch das Spannungskabel veranlaßt wird.

Jedes der Kontaktmaterialien ist in erster Linie aus einer entsprechenden metallischen Verbindung hergestellt, die einen höheren Reibungskoeffizienten zwischen den zwei Kontaktflächen bereitstellt als der, der von beiden Kontaktflächen resultieren würde, wenn sie aus demselben Kontaktmaterial hergestellt sind. Die Kontaktmaterialien sind in erster Linie aus metallischen Verbindungen hergestellt.

Ein flexibler Arm, der die Erfindung aufweist, stellt einen erhöhten Bereich der Bewegung und eine bessere Stabilisierung von Operationsinstrumenten zur Verfügung.

Die sich berührenden metallischen Verbindungen sind des weiteren bevorzugt, in erster Linie aus Legierungen zu bestehen, die mindestens ein Element aus der Gruppe Eisen, Kupfer und Titan zu enthalten. Die sich berührenden metallischen Verbindungen sind des weiteren bevorzugt mindestens zwei Elemente der Gruppe Edelstahl, Titan und Nitinol, das hierin Bezug nimmt auf Ni-Ti-Legierungen.

Metallische Glieder haben einen bedeutenden Vorteil, wenn sie bei einer Operation benutzt werden: sie können sterilisiert und viele Male wieder verwendet werden. Die Verwendung von metallischen Gliedanordnungen reduziert die Abfallprodukte und verringert die durch die Verwendung der flexiblen Arme verbundenen Kosten.

Die Erfindung enthält eine Erhöhung der metallischen Verbindung in der Gesamtheit zu Metall-Glied-Reibung als Ergebnis einer optimierten Kontaktgeometrie zwischen den Gliedern, basierend auf der metallischen Zusammensetzung der sich berührenden Gliederflächen.

Eine weitere Ausführung der Erfindung enthält eine Optimierung der metallischen Flansche zu metallischen Flanschen in Berührungsreibung, umfassend die folgenden Schritte: Maximierung des Reibungskoeffizienten zwischen dem ersten Kontaktmaterial der ersten Kontaktfläche und des zweiten Kontaktmaterials der zweiten Kontaktfläche durch Auswahl des ersten und zweiten Kontaktmaterials. Bestimmung eines Kugeldurchmessers und eines konischen Winkels, um die Reibungskräfte im statischen Gleichgewicht zu maximieren, basierend auf dem Reibungskoeffizienten.

Die Erfinder fanden, daß eine Bestimmung des Kugeldurchmessers und des konischen Winkels zur Maximierung der statischen Reibungskräfte eine Optimierung weg von der maximierten Kontaktfläche für eine Anzahl von Metallen erfordert, enthaltend Legierungen von mindestens Titan und Eisen und insbesondere Edelstahl.

Durch Verwendung von Edelstahl für beide Kontaktflächen haben die Erfinder experimentell nachgewiesen, daß sie das erste praktische metallische Glied für flexible Arme entdeckt hatten, das eine bedeutsame Verbesserung in der mechanischen Steifigkeit des Gelenkes gegenüber typischen Plastikkomponenten bereitstellt. Dieses neue metallische Glied verwendet die Grenzflächengeometrie, die von deren neuen Ansatz der Grenzflächengeometrie-Bestimmung herrührt.

Die Erfinder wiesen des weiteren experimentell nach, daß sie sogar ein besseres Gelenk herstellen konnten, das Kontaktmaterialien aus Edelstahl und Titan für die entsprechenden Kontaktflächen verwendet, basierend auf der optimierten Grenzflächengeometrie. Das Gelenk, das aus Edelstahl gebildet ist und das Titanflansche berührt, weist eine außerordentliche verbesserte Steifigkeit über alles auf, was die Erfinder kennen.

Die Erfindung enthält Verfahren zur Bereitstellung von Verbindungsanordnungen, die metallische Glieder verwenden, sowie die Verbindungsanordnung und flexible Arme als Produkte dieser Verfahren.

Die Erfindung stellt einen flexiblen Arm, auch als gelenkbildende Säule bekannt, mit der Stärke zur Verfügung, Vorrichtungen zu stabilisieren, die ein schlagendes oder gestopptes Herz für einen Schnitt oder die Verwendung eines bildgebenden Instruments halten.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

1 ist eine Ansicht, die einen Gewebehalter darstellt, der von der Seitenschiene eines Operationstisches durch einen Arm getragen wird, wie er im Stand der Technik nach dem US-Patent 5,899,425 gefunden wird;

2 stellt einen flexiblen Arm dar, enthaltend eine Verbindungsanordnung 1000 in Übereinstimmung mit der Erfindung, die eine erhöhte Steifigkeit bereitstellt, wenn dies experimentell mit mehreren Alternativen verglichen wird;

3A stellt eine metallische Verbindungsanordnung dar, wie sie aus dem Stand der Technik gelehrt wird;

3B stellt eine metallische Verbindungsanordnung 1000 nach 2 dar;

3C stellt eine bevorzugte metallische Verbindungsanordnung 1000 nach 2 dar;

4 stellt experimentelle Ergebnisse dar, die durch Testen eines ersten Gliedes erhalten wurden, das mit einem zweiten Glied gekoppelt wurde, wie in 3A bis 3C dargestellt ist, jedes unter 200 Pfund Spannung;

5A und 5B stellen zwei Glieder nach 3B dar, die miteinander durch eine sphärische konvexe Fläche gekoppelt sind, die eine sphärische konkave Fläche berührt:

5C stellt zwei Edelstahlglieder nach 3C dar, die miteinander durch eine sphärische konvexe Fläche gekoppelt sind, die eine konische konkave Fläche berührt;

5D stellt zwei Glieder nach 3C dar, die miteinander durch eine sphärische konvexe Titanfläche gekoppelt sind, die eine konische konkave Edelstahlfläche berührt;

6A ist eine Explosionsdarstellung des Gegenstandes 16 und des drehbaren Elementes 20 nach 2;

6B zeigt die vorliegende Erfindung mit einem alternierenden Retraktionsmechanismus 330;

7A zeigt eine Nahaufnahme des ergonomisch geformten Griffs 20 nach den 2 und 6A; und

7B, 7C und 7D zeigen Griffe für weitere kommerziell mögliche gelenkbildende Säulen.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Zahlreiche Ausführungen, die in Übereinstimmung mit der Erfindung gebaut wurden, werden diskutiert. Die Erfindung erhöht die Steifigkeit von Verbindungsanordnungen eines flexiblen Armes durch Erhöhung der Reibung zwischen Gliedkontakten, wenn es sich in einer verriegelten Konfiguration befindet, die ähnlich zu existierenden auf Plastik basierenden Verbindungsanordnungen verfährt.

Die Erfindung enthält eine Verbindungsanordnung für einen flexiblen Arm mit einem Spannkabel. Die Verbindungsanordnung enthält ein erstes Glied mit einer ersten Kontaktfläche, die aus einem ersten Kontaktmaterial hergestellt ist, und ein zweites Glied mit einer zweiten Kontaktfläche, die aus einem zweiten, unterschiedlichen Kontaktmaterial gefertigt ist. Eine hohe Reibungskupplung zwischen dem ersten Glied und dem zweiten Glied wird durch die erste Kontaktfläche hergestellt, die die zweite Kontaktfläche berührt, wenn dies durch das Spannkabel veranlaßt wird.

Jedes der Kontaktmaterialien ist in erster Linie aus einer entsprechenden metallischen Verbindung oder Verbindungen hergestellt, wobei ein höherer Reibungskoeffizient zwischen den zwei Kontaktflächen bereitgestellt wird als dieser von beiden Kontaktflächen resultieren würde, die aus denselben Kontaktmaterialien hergestellt sind.

2 stellt einen flexiblen Arm mit einer Verbindungsanordnung 1000 in Übereinstimmung mit der Erfindung dar, die eine erhöhte Steifigkeit bereitstellt, wenn diese experimentell mit mehreren Alternativen verglichen wird.

3A stellt eine metallische Gliedanordnung, wie durch den Stand der Technik gelehrt wird, dar.

3B stellt eine metallische Gliedanordnung 1000 nach 2 dar.

3C stellt eine bevorzugte metallische Gliedanordnung 1000 nach 2 dar.

In 2 enthält die Gliedanordnung 1000 ein Glied 130-T, das mit einem Glied 110-S gekoppelt ist, und ein Glied 100, das mit dem Glied 110-S gekoppelt ist. Wie hierin verwendet, wird ein Glied 110-S auf eine Gliedform 110 verweisen, die in erster Linie aus Edelstahl gebildet ist. Ein Glied 110-T wird auf eine Gliedform 110 verweisen, das in erster Linie aus Titan hergestellt ist.

Ein Glied kann zwei oder mehr unterschiedliche metallische Verbindungen verwenden, typischerweise eine für jede Kontaktfläche. Es liegt ebenfalls im Bereich der Erfindung, separate Materialien innerhalb eines Glieds für die Kontaktflächen sowie für den Körper zu verwenden, der an die zwei Kontaktflächen angrenzt.

Ein Glied 110-TS verweist auf ein Glied, das eine konkave Fläche, die in erster Linie aus einer Titanlegierung besteht, und eine konvexe Fläche besitzt, die in erster Linie aus einer Edelstahllegierung besteht. Ein Glied 110-ST verweist auf ein Glied, das eine konkave Fläche, die in erster Linie aus seiner Edelstahllegierung besteht, und eine konvexe Fläche besitzt, die in erster Linie aus einer Titanlegierung besteht. Die konkaven und konvexen Flächen tragen beide ein Spannkabel, das durch deren Glied verläuft.

Die konkaven und konvexen Flächen verkörpern vorzugsweise Formen, die für deren Materialien die Haftreibung sowie die Bewegungsreibung maximieren, wenn sie miteinander in Kontakt unter Spannung sind.

In den 2, 3B und 3C werden vier Gliedformen 100, 110, 120 und 130 verwendet. Jede Gliedform enthält mindestens eine Kontaktfläche, wobei der Kontakt zu einer benachbarten Kontaktfläche eines anderen Glieds koppelt. Die Glieder 100 und 130 haben jeweils exakt eine Kontaktfläche, die konvex bzw. konkav ist. Die Glieder 110 und 120 weisen jeweils zwei Kontaktflächen auf, eine konkav und die andere konvex.

Die Erfindung enthält Gliedanordnungen mit einem Spannkabel, die das folgende enthalten: Ein erstes Glied, das eine erste Kontaktfläche bildet, die aus einem ersten Kontaktmaterial gebildet ist. Ein zweites Glied, das eine zweite Kontaktfläche bildet, die aus einem zweiten Kontaktmaterial gebildet ist. Das Spannkabel verläuft durch das erste Glied und das zweite Glied.

Bei einigen Ausführungen wird eine hohe Reibungskupplung zwischen dem ersten Glied und dem zweiten Glied durch die erste Kontaktfläche hergestellt, die die zweite Kontaktfläche berührt, wenn dies durch das Spannkabel veranlaßt wird. Das erste Kontaktmaterial ist zum zweiten Kontaktmaterial unterschiedlich. Jedes der Kontaktmaterialien ist in erster Linie aus einer entsprechenden metallischen Verbindung hergestellt. Die erste, aus dem ersten Kontaktmaterial hergestellte Kontaktfläche, die die zweite Kontaktfläche berührt, die aus dem zweiten Kontaktmaterial hergestellt ist, weist einen höheren Reibungskoeffizienten auf als dieser aus der Herstellung beider Kontaktflächen aus einem der beiden Kontaktmaterialien resultiert. Der höhere Reibungskoeffizient ist vorzugsweise größer als 0,3.

Vorzugsweise ist jede der entsprechenden metallischen Verbindungen in erster Linie aus mindestens einer Legierung zusammengesetzt, die mindestens eines der nachfolgenden Elemente enthält: Eisen, Kupfer und Titan. Jedoch können andere Materialien, die andere Metalle und Verbindungen enthalten, verwendet werden.

Des weiteren ist bevorzugt, daß jede der entsprechenden metallischen Verbindungen in erster Linie aus einer Legierung zusammengesetzt ist, die zu einer Gruppe gehört, die folgendes umfaßt: Edelstahl, Titan und Nitinol.

4 stellt experimentelle Ergebnisse dar, die durch Testen eines ersten Glieds, das mit einem zweiten Glied koppelt, erhalten wurde, wie dargestellt in den 3A bis 3C, jedes unter 200 Pfund Spannung.

5A und 5B stellen zwei Glieder nach 3B dar, die miteinander koppeln durch eine sphärische konvexe Fläche, die eine sphärische konkave Fläche berührt.

In den 5A und 5B verbindet die sphärische konvexe Fläche 112 sich mit der halbkugelförmigen konkaven Fläche 124. Die Durchmesser der beiden Flächen sind vorzugsweise leicht unterschiedlich, wobei der Durchmesser der konvexen halbkugelförmigen Ausführung 112 größer ist als der halbkugelförmige Durchmesser der konvaven Grenzfläche 124. Die konvexe Fläche 112 und die konkave Fläche 124 bilden eine Preßpassung, wenn die zwei Flächen sich unter Spannung berühren. Die Wand des Glied 120-S ist ausreichend dünn und elastisch, wo die zwei Flächen zusammenkommen, um einen Kontaktbereich zwischen dem ersten Glied und dem zweiten Glied bereitzustellen.

5C stellt zwei Edelstahlglieder nach 3C dar, die miteinander durch eine sphärische konvexe Fläche, die eine konische konkave Fläche berührt, koppeln.

5D stellt zwei Glieder nach 3C dar, die miteinander durch eine sphärische konvexe Titanfläche, die eine konische konkave Edelstahlfläche berührt, koppeln.

In 5C verbindet die sphärische konvexe Fläche 112-2 sich mit der konischen konkaven Fläche 114-1. Die Durchmesser der zwei Flächen sind vorzugsweise leicht unterschiedlich, wobei der konvex halbkugelförmige 112-2-Durchmesser größer ist als der konische Durchmesser der konkaven Grenzfläche 114-1. Die konvexe Fläche 112-2 und die konkave Fläche 114-1 bilden eine Preßpassung, wenn die zwei Flächen sich unter Spannung berühren. Die Wand des Glieds 110-S1 ist ausreichend dünn und flexibel, wo die zwei Flächen zusammenkommen, um einen Kontaktbereich miteinander bereitzustellen. Prozentangaben, die in diesem Absatz genannt sind, sind prozentuale Verlängerungen. Diese sind von der Druckschrift: "Materials Science and Engineering, 3rd Edition, W. Callister copyright 1985" entnommen.

In 5D verbindet die sphärische konvexe Fläche 112-T sich mit der konischen konkaven Fläche 114-S. Die Durchmesser der zwei Flächen sind vorzugsweise leicht unterschiedlich, wobei der konvexe halbkugelförmige 112-T-Durchmesser größer ist als der konische Durchmesser der konkaven Grenzfläche 114-S. Die konvexe Fläche 112-T und die konkave Fläche 114-S bilden eine Preßpassung, wenn die zwei Flächen sich einander unter Spannung berühren. Die Wand des Glieds 110-S1 ist ausreichend dünn und flexibel, wo die zwei Flächen zusammenkommen, um einen Kontaktbereich miteinander bereitzustellen.

In den 5A bis 5D ist die kreisförmige Kante der Öffnung jedes Glieds vorzugsweise konzentrisch mit dem Zentrum der imaginären Kugel, in der die Fläche liegt, wenn die Glieder völlig miteinander in Eingriff sind. Die Kante ist abgerundet, um eine scharfe Kante zu vermeiden, die das Spannkabel schädigen könnte. Die abgerundete Kante weist einen sehr kleinen Krümmungsradius auf, um den Kontaktbereich der zwei zueinander passenden konvexen und konkaven Flächen zu maximieren. Die Tatsache, daß die Kante abgerundet anstatt scharf ist, hat einen unbedeutenden Effekt auf den Kontaktbereich.

Die Durchmesser der konvexen und der passenden konkaven Gliedflächen können vorzugsweise über die Länge der Gliedanordnung variieren. Dies unterstützt den Bedarf einer erhöhten Stärke und/oder Steifigkeit an den nächstgelegenen Enden des gelenkbildenden Arms nahe dem Spannblock 18, wo das ausgeübte mechanische Moment am größten ist. Das angewandte Moment ist an den nächstgelegenen Enden des flexiblen Arms am größten, weil der Hebelarm zu dem Punkt der Belastung am größten ist. Oft ist der flexible Arm an dem nächstgelegenen Ende in einer Weise ausgerichtet, der diesen Effekt verstärkt.

Die Gelenke an dem nächstgelegenen Ende des Arms sind vorzugsweise größer im Durchmesser. Dieses erhöht deren Drehträgheit, oder Widerstand zur Drehung, zusätzlich zur Bereitstellung eines größeren Reibungskontaktbereiches als kleinere distale Flansche, die am weitesten von dem Spannblock 18 angeordnet sind.

Das größte Kraftglied ist gewöhnlich das am nächstgelegene Glied. Dieses Glied wird in den Körper der gelenkbildenden Säule gesenkt, die ein mechanisches Schloß bereitstellt, um Drehung des Glieds zu verhindern.

Distale Glieder, die keinen so großen Widerstand für eine winklige Verschiebung wegen des kleineren aufgebrachten Moments bereitzustellen brauchen, sind vorzugsweise kleiner im Durchmesser, um ein leichteres, weniger aufdringliches Design zu ermöglichen. Dies ist bei einer Operation nützlich, wo jedes vorstehende Objekt eine Faser, ein Band etc. einfängt, was das Operationspersonal ablenkt.

Die Glieder deformieren sich vorzugsweise nicht mehr als 0,01% von deren entspannten Ausdehnung, wenn sie voll belastet sind. Diese kleine Deformation wird besonders wegen der Verwendung von Metallmaterialien der Gelenkelemente erzielt. Ein Plastikflansch würde unpraktisch dick sein müssen, um diese Bedingung zu erzielen.

Im allgemeinen stellen die Preßpassung der Kugel und Hülsen des Glieds, und wichtiger, der signifikante Kontaktbereich zwischen ihnen, gemeinsam die Steifigkeit zur Verfügung, die notwendig für eine Gewebestabilisierung bei Herzoperationen ist. Diese Merkmale ermöglichen auch dem Arm, einfach eingestellt und in dessen steifen Zustand durch Anwendung einer angemessenen Kraft auf das Kabel verriegelt zu werden.

Die Steifigkeit des Arms kann jedoch wesentlich durch Verbesserung des Reibungskoeffizienten zwischen Gliedern durch abweichende ausgewählte Materialien zwischen den Gliedern verbessert werden. Dies kann durch Herstellen aneinandergrenzender gelenkbildender Elemente aus verschiedenen Materialien oder durch Verwendung von Beschichtungen oder anderen Modifikationen an den Kontaktflächen ausgeführt werden.

Bei den experimentellen Daten, die in 4 bereitgestellt sind, verwenden die Glieder nach den 3A bis 3C jedes im wesentlichen eine metallische Verbindung.

In 4 zeigt die untere Kurve 200 das Verhalten eines existierenden Gliedes.

In 4 zeigt die zweite Kurve 210 das Verhalten der ersten Gliedgrenzfläche von einer aus Plastik hergestellten Wettbewerbsvorrichtung.

In 4 zeigt die dritte Kurve 220 das Verhalten einer verbesserten Hochreibungskupplung von metallischen Kontaktflächen in Übereinstimmung mit bestimmten Aspekten der Erfindung. Das Spannkabel veranlaßt den Kontakt zwischen der ersten Kontaktfläche und der zweiten Kontaktfläche, wobei eine maximale Reibhaftung in Kombination mit einer maximalen Bewegungsreibung zwischen dem ersten Glied und dem zweiten Glied durch einen Kontaktbereich bereitgestellt wird.

Die experimentellen Daten, die durch die Kurve 220 dargestellt sind, verwenden einen Kontaktbereich, der kleiner ist als ein maximaler Kontaktbereich, der durch Änderung mindestens der ersten Kontaktfläche oder der zweiten Kontaktfläche erhalten wird. Derartige Änderungen enthalten relativ kleine Änderungen in der Form und relativen Größe einer oder beider Kontaktflächen.

In 4 zeigt die obere Kurve 230 das Verhalten der bevorzugten hohen Reibungskupplung. Das Spannkabel veranlaßt einen Kontakt zwischen der ersten Kontaktfläche und der zweiten Kontaktfläche, wobei eine maximale Haftreibung in Kombination mit einer maximalen Bewegungshaftung zwischen dem ersten Glied und dem zweiten Glied durch einen Kontaktbereich, wie in der Kurve 220 gefunden, bereitgestellt wird. Zusätzlich sind die Kontaktmaterialien aus Edelstahl und Titan.

Das angewandte Moment kann die Menge des Drehmoments sein, dem der Arm widersteht, bevor er eine winklige Verschiebung erfährt.

Der wichtige Punkt bei diesen Kurven ist dort, wo eine Vorrichtung beginnt, von der Vertikalen abzuweichen, nicht an den Plateaus. Beispielsweise beginnt die Kurve 200 für die Vorrichtung 1 sich um 2 in-lbs zu ändern, wogegen die Ti-SS-Glieder mit den bevorzugten Kontaktflächen beginnen, ungefähr bei 25 in-lbs sich zu ändern.

Die Erfinder analysierten die Kräfte auf den Kontaktflächen eines Paares von Kopplungsgliedern. Dies führt zu einem Einblick hinsichtlich der Parameter, die den statischen Gleichgewichtszustand bestimmen. Die statischen Gleichgewichtsgleichungen wurden für das maximale Moment gelöst, das vor dem Gleiten an der Grenzfläche unterstützt werden könnte. Die Erfinder fanden, daß der Einfluß der Reibung nicht sehr linear war.

Der Reibungskoeffizient der kontaktierenden metallischen Fläche ist vorzugsweise größer als 0,3. Der Reibungskoeffizient der kontaktierenden metallischen Fläche ist weiterhin bevorzugt größer als 0,35. Der Reibungskoeffizient der kontaktierenden metallischen Fläche ist weiterhin bevorzugt größer als 0,375. Der Reibungskoeffizient der kontaktierenden metallischen Fläche ist weiterhin bevorzugt größer als 0,3875. Eine durch die Erfinder durchgeführte Analyse deutet darauf hin, daß ein flexibler Arm mit einem Reibungskoeffizienten von 0,4 zweimal so steif sein würde wie einer mit einem Reibungskoeffizienten von 0,3.

Die Flexibilität einer gelenkbildenden Säule, die die Erfindung verwendet, ermöglicht einem angeordneten Retraktor, alle Teile eines Organs, wie das Herz, zu erreichen. Dies ist wegen des kleinen Biegeradius, der durch Erfindung ermöglicht wurde. Die Flexibilität, die durch den kleinen Biegeradius ermöglicht wird, ist wegen der Geometrie und Steifigkeit der Gelenke möglich, die dieselbe Stabilisierung des Organs wie Vorrichtungen nach dem Stand der Technik aufrechterhalten, die größere Biegeradien erfordern.

Die Flexibilität einer gelenkbildenden Säule, die die Erfindung verwendet, ist gegenüber existierenden Formen wegen des konischen Winkels an den konvexen und konkaven Fläche der entsprechenden Glieder erhöht.

Nächstgelegene Glieder haben einen größeren konischen Winkel, der durch deren größere Baugröße ermöglicht wird. Dies erhöht den Bereich der Bewegung der Säule durch Erhöhung des Bewegungsbereichs der nächstgelegenen Glieder nahe dem Spannungsblock 18.

Kleinere distale Glieder weisen kleinere konische Winkel auf, aber auch eine kleinere Distanz von der gelenkbildenden Fläche zum Drehpunkt, wobei ein gleichförmiger Bewegungsbereich überall in der Vorrichtung geschaffen wird.

Für alle Glieder läuft das Spannkabel frei durch die Glieder, wenn die Glieder bis zum Ausmaß von deren gelenkbildenden Flächen gedreht werden. Dies unterstützt den Bewegungsbereich, der durch das Glieddesign eher als durch das Kabel begrenzt wird.

Die Steifigkeit der gelenkbildenden Säule kann auf eine erhöhte Reibung zurückgeführt werden, die aus einer Kombination von geometrischen und Materialfaktoren resultiert.

Die Geometrie der zwei metallischen kontaktierenden Flächen agiert vorzugsweise zur Verstärkung der Kontaktkräfte, die durch Anwendung einer Spannung auf das Spannkabel erzeugt werden.

Im Fall von bestimmten Ausführungen der Erfindung passt die sphärische konvexe Fläche eines Gliedes vorzugsweise zu einer konischen konkaven Fläche eines anderen Gliedes. Diese ungleiche Paarung erzeugt größere Kontaktkräfte, die über einen kleinen Relativbereich verteilt werden. Bei Metallen muß die Größe dieser Kontaktkräfte eine Schwelle für Haftreibungskräfte überschreiten, um Zustände von statischem Gleichgewicht unter einem gegebenen angewendeten Moment zu erzielen. Der Krümmungsradius der konvexen Fläche ist vorzugsweise groß genug, so daß ein angemessener Betrag eines Kontaktbereiches bereitgestellt wird, wobei die Reibungskräfte weiter erhöht werden.

Ein Übergangsglied, das an zwei Glieder mit unterschiedlichem Durchmesser grenzt, kann kugelförmige Flächen sowohl an der konvexen als auch an der konkaven Kontaktfläche aufweisen, um den Übergang in den begrenzten Raum zu ermöglichen. Diese geometrischen Faktoren empfehlen die Materialauswahl, ausgebildet, um den Reibungskoeffizienten zwischen den Gliedern zu erhöhen.

Einige bevorzugte flexible Arme sind an dem Körper der Klemme 18 befestigt, und das Endelement, oder in einigen Ausführungsbeispielen einige Endelemente, können an einer Operationsvorrichtung befestigt sein. In alternativen Ausführungsbeispielen können alle Gelenke flexibel sein.

6A ist eine Explosionsdarstellung des Gegenstands 16 und des drehbaren Elementes 20 nach 2.

In 6A ist der Mechanismus, der die gelenkbildende Säule trägt, an der Tragstruktur unter Verwendung eines "C"-Armes 304 befestigt, und ein Spannblock 18 wendet Spannung auf die Tragstruktur an. Dieser Verbindungsmechanismus ist sicher und im Stande, schnell gelöst zu werden.

Nach 6A wird der Spannblock 16 durch einen Schraubmechanismus nach unten gedrückt, der durch einen Drehgriff 300 angetrieben wird. Der Vorteil dieses drehbaren Griffs ist, daß sich der Schraubmechanismus nicht weiter als 3 mm nach der oberen Fläche der Klemme für ein Profil erstreckt, das für gering-invasive Chirurgie geeignet ist.

6B zeigt die vorliegende Erfindung mit einem alternierenden Retraktionsmechanismus 330.

Diese und andere Befestigungen an einer gelenkbildenden Säule sind möglich, und der Fachmann kann geeignete Modifikationen der Befestigung für eine Vielzahl von medizinischen Instrumenten machen. Die Zweckmäßigkeit der Erfindung ist nicht auf den Bereich der medizinischen Anwendung limitiert. Der Bereich der Erfindung umfaßt jede Gliedanordnung eines flexiblen Arms, der eine verbesserte Steifigkeit benötigt.

7A zeigt eine Nahaufnahme eines ergonomisch ausgebildeten Griffs 20 nach 2 und 6A.

In 7A weist der Griff 20 einen Drallwinkel auf, der für Rechtshänder geeignet ist, um den Daumen entgegenzusetzen, wenn der Griff festgemacht wird. Ebenso ist eine bessere Ansicht der Klemmvorrichtung 16 dargestellt. Der Spannbock 18 wird in Richtung des "C"-Arms 304 durch eine Schraube 302 getrieben, wenn der Drehgriff 300 gedreht wird. Dieses beispielhafte Ausführungsbeispiel ist nicht das einzige Anbringungsmittel, um eine gelenkbildende Säule einschließlich der Erfindungs-Verbindungsanordnung 1000 zu stützen. Der Fachmann wird anerkennen, daß andere Befestigungen möglich sind und als wechselnde Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung betrachtet werden können.

7B, 7C und 7D stellen Griffe für andere, kommerziell erhältliche gelenkbildende Säulen dar.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht einer Gelenk bildenden Säule einen größeren Bewegungsbereich oder einen kleineren flexiblen Krümmungsradius. Dies kann auf die konischen Winkel zurückzuführen sein, die in der konvexen Fläche für jeden Gelenk bildenden Flansch verwendet wird, durch die das Spannkabel läuft.

In 7A weisen die nächstgelegenen 4 Leisten einen konischen Winkel von 40 Grad auf, wogegen die verbleibenden distalen Flansche einen konischen Winkel von 25 Grad aufweisen. Dieser größere konische Winkel ermöglicht eine erhöhte Flexibilität, weil das Kabel mehr Platz zum Biegen hat.

Obwohl exemplarische Ausführungen der Erfindung im Detail oben beschrieben wurden, sind viele zusätzliche Modifikationen möglich, ohne materiell von den neuen Lehren und Vorteilen der Erfindung abzuweichen.

Beispielsweise können verschiedene unähnliche Metalle für verschiedene Reibungskoeffizienten betrachtet werden, verschiedene Kontaktflächen, die ähnliche statische Gleichgewichtserfordernisse erfüllen, um die Verbindungsanordnungen eines flexiblen Arms zu bilden. Die flexiblen Arme können verschiedene Befestigungsmechanismen und verschiedene Retraktoren zur Verbindung mit der Gelenk bildenden Säule verwenden.

Zuaammenfaasung

Die Erfindung betrifft eine Verbindungsanordnung, die miteinander verbundene Glieder umfaßt, welche metallische Kontaktflächen mit verbesserter Steifheit aufweisen. Es wurden signifikante mechanische Probleme bei den bisherigen Beschreibungen von metallischen Kontaktverbindungen gefunden, die ausreichen, um eine gewerbliche Verwendung auszuschließen. Diese Probleme werden durch die erfindungsgemäße Verbindungsanordnung umgangen, die ein erstes Glied, das eine erste Kontaktfläche bildet, die aus einem ersten Kontaktmaterial gebildet ist, und ein zweites Glied, das eine zweite Kontaktfläche bildet, die aus einem zweiten Kontaktmaterial gebildet ist, zur Verfügung stellt. Die erste Kontaktfläche weist einen speziellen Reibungskoeffizienten auf.