DE10133018A1

DE10133018A1 - Stativ

Info

Publication number: DE10133018A1
Application number: DE10133018A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Sander
Original assignee: Leica Mikroskopie Systeme AG
Current assignee: Leica Instruments Singapore Pte Ltd
Priority date: 2001-07-06
Filing date: 2001-07-06
Publication date: 2003-01-16
Also published as: EP1273954A3; EP1273954A2; US6592086B1; JP2003111776A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Stativ, insbesondere für Operationsmikroskope, bei welchem motorisch angesteuerte Balancierverstellungen (6, 8, 12) für eine zusätzliche Positionierbarkeit in den drei Raumachsen X, Y und Z sorgen und dabei eine kompakte und kostensparende Bauweise erlauben.

Description

Manche herkömmlichen Stative - z. B. solche für Operationsmikroskope für die Ophthalmologie - tragen an ihrem freien Ende, zwischen dem Mikroskop und dem vertikalen Stativträger, eine X-Y-Verschiebeeinheit für das Mikroskop. Diese Verschiebeeinheit dient dazu, das Mikroskop im Millimeterbereich in X-Y-Richtung zu positionieren. Eine solche Anordnung der X-Y-Verschiebeeinheit ist in der Regel für einen Operateur störend, weil dabei eine große Masse und ein großes Volumen bewegt werden müssen. Außerdem ist es schwierig, damit die nötigen Sterilitätserfordernisse zu erfüllen. Zudem erhöht die X-Y- Verschiebeeinheit das Gewicht am Auslegerarm deutlich und muss in der Regel über ein entsprechendes Ausgleichsgewicht kompensiert oder durch einen entsprechend großen Stativfuß abgestützt werden. In der Folge müssen damit auch die gesamte Tragarmkonstruktion des Stativträgers und ggf. auch die gesamte Stativfußkonstruktion stärker bemessen bzw. großflächiger dimensioniert sein.

Einer Patentanmeldung der Anmelderin (WO-A-00/08508) lag somit die Aufgabe zugrunde, einen Stativaufbau zu finden, bei dem die X-Y- Verstellfunktion erhalten bleibt, jedoch eine deutliche Gewichtserhöhung der Tragarmkonstruktion und die sich daraus ergebenden weiteren Nachteile vermieden werden.

Die Lösung dieser alten Aufgabe sollte dabei nicht zwingend auf eine lineare Verstellung in zwei hintereinander ablaufenden Stufen oder generell auf eine lineare Verschiebung eingeschränkt sein. Durch sie waren auch beliebige, z. B. berechnete oder gesteuerte Kurven-, Dreh- bzw. Schwenkbewegungen in einer Horizontalebene und ggf. auch Z- Verstellungen in der Vertikalen mitumfasst.

Die Lösung der alten Aufgabe lag in der erfindungsgemäßen Verlagerung der X-Y-Verschiebeeinheit zumindest näher zum vertikalen Stativständer, sodass die X-Y-Positioniereinheit nicht nur das Mikroskop, sondern auch wenigstens einen Teil des horizontalen Stativträgers bewegt.

Bei der WO-A war die X-Y-Verschiebeeinheit nicht zwingend auf schlittenförmige Verschiebebahnen eingeschränkt. Sie konnte z. B. auch aus - wenigstens zwei - motorisch angetriebenen Gelenken des horizontalen Stativträgers bestehen, deren aufeinander abgestimmte Schwenkbewegungen eine beliebige Lageveränderung des Mikroskops in einer X-Y-Ebene erlauben.

Dieses waren Maßnahmen, die sich bei Operationsmikroskopen in der Ophthalmologie bewährt haben, wo es, wie schon eingangs erwähnt, auf eine möglichst präzise X-Y-Positionierung des Mikroskops ankommt, insbesondere während der Operation, man denke da an die bekannten Operationstechniken in der Ophthalmologie. Diese konnten in einer bevorzugten Ausgestaltung mit einer planaren motorischen X- Y-Verstellung realisiert werden, welche nicht direkt über dem Mikroskop platziert ist. Das Mikroskop selbst befand sich beim Aufbau gemäß der WO-A nicht auf einem Schwenkträger und wurde somit praktisch nur über die X-Y-Verstellung oder durch Schwenken des Stativ-Tragarms in seiner Lage verändert.

In der HNO-Heilkunde oder der Neurologie hingegen ist weniger eine möglichst genaue X-Y-Verstellung, sondern eine leichtgängige, wenn möglich einhändige Bedienung des Mikroskops, z. B. an einem Schwenkträger, gefordert. Insofern bieten Erkenntnisse aus der in der Ophthalmologie angewandten Mikroskopie keine Hilfestellung für Stative im HNO-Bereich.

Der Anmelderin ist es gelungen, speziell diesen Markt mit einem Operationsmikroskop (M400-E) zu bedienen, welches mit einer manuellen X-Y-Z-Verstellung und einem Schwenkträger ausgestattet ist. Diese ermöglichen es, das Mikroskop, selbst oder mit den verschiedenen Adaptern und/oder Zusätzen, in eine ausbalancierte Lage zu bringen, in welcher dann die gefordert leichtgängige Ein-Hand- Bedienung gewährleistet ist.

Von diesem Stand der Technik ausgehend, stellte sich die Frage, ob die Positionierverstellungen des Ophthalmomikroskops in die Balancierverstellungen des HNO-Mikroskops verbessert und beschleunigt werden können und ob die (manuelle) aufwändige Ausbalancierung des Mikroskops vereinfacht und besser wirksam gemacht werden könne.

Die Lösung der oben angegebenen Aufgabe ist in der Kombination der Merkmale des Anspruchs 1 unter Schutz gestellt. Durch die Erfindung gelingt es, das Gewicht und das Volumen am Lastarm des Stativs zu reduzieren und derart die Stativkonstruktion insgesamt zu verkleinern bzw. zu verbessern. Eventuelle Ausgleichseinrichtungen und ggf. auch der Stativfuß werden dimensionell verkleinert und leichter.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe konnte somit in einer "Zweckentfremdung" der zur Balancierung gedachten manuellen X-Y- Verstellung gefunden werden, dahingehend, dass sie ihre alte Balancierfunktion beibehalten, aber zusätzlich eine neue, "artfremde" Aufgabe aufgebürdet bekommt. Diese neue Aufgabe ist das Positionieren des Mikroskopkörpers im Raum bzw. über dem zu untersuchenden Objekt. Erfindungsgemäß ist nun die manuelle Balancierverstellung des M400-E als eine motorische Positionierverstellung ausgelegt. Hierfür wurde die eingebaute manuelle X-Y-Z-Schlittenverschiebung aus dem M400-E als motorisch angesteuerte planare X-Y-Verstellung und motorisch angetriebene Z- Verstellung (Fokussierung) ausgelegt.

Auf diese Art und Weise entstand ein Operationsmikroskop, welches sich in einem ausbalancierten Zustand leichtgängig und einhändig bewegen lässt, gleichzeitig aber auch motorisch exakt und schnell verstellt werden kann.

Teil der Erfindung ist es weiterhin, dass bei einer besonderen Ausgestaltung auch die Z-Achse in Form einer motorisch angetriebenen Fokussierung mitintegriert ist.

Vorteilhaft im Sinne der erfindungsgemäßen Neuerung sind die schon erwähnte Beschleunigung und Wirkungserhöhung, aber auch eine sehr kompakte Bauweise, weil eine separate X-Y-Kupplung obsolet wird. Je nach Ausgestaltung und Platzierung der X-Y-Verstellung, verbleibt nämlich unter Umständen nur noch die motorische Fokussierung am Mikroskopkörper. Die übrigen Teile werden erfindungsgemäß in die Halterung (Träger), jedenfalls aber in die Nähe des Mikroskopkörpers, integriert.

Verschiedene Ausgestaltungen und Anordnungen der X-, der Y- und der Z-Steuerungen sind denkbar. Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Verstellmöglichkeit entlang der Achsen Y und Z direkt am Mikroskopkörper angeordnet und die X- Verstellung befindet sich am Schwenkträger oberhalb des Mikroskops.

Ein nicht näher dargestellter Rechner dient gemäß einer weiteren Verbesserung in Verbindung mit geeigneten Sensorelementen dazu, die jeweilige Lage des Mikroskops in Bezug auf das Objekt bzw. auf einen Patienten zu erfassen und die X-Y-Z-Befehlswerte jeweils so umzurechnen, dass die ausgeführte Verstellbewegung z. B. im X-Y-Z- Koordinatensystem des Objekts bzw. Patienten oder im Koordinatensystem des Mikroskops durchgeführt wird; unabhängig davon, wie die Schwenklage des Mikroskops im Raum ist oder um das Balanceverhalten zu ermitteln und ggf. zu korrigieren.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung können die Verstelleinrichtungen auch in ein Deckenstativ eingebaut werden. Der Schutzbereich wäre demnach auch darauf erstreckt, wobei dann unter dem Begriff Ständer oder Stativ Hängeträger zu verstehen wären und unter Fuß eine beliebige Basis am Boden, der Wand oder der Decke.

Des Weiteren sind gemäß einer weiteren Ausgestaltung die Verstelleinheiten abkoppelbar gestaltbar, so dass ein manueller Betrieb immer gewährleistet ist.

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass Elektromotoren mit integrierten Inkrementalgebern zum Einsatz gelangen. Das ermöglicht es, dass Bezugskoordinaten einer bestimmten gewünschten oder ausbalancierten Lage automatisch angefahren werden.

Weitere Merkmale der Erfindung und Ausgestaltungsvarianten sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben bzw. unter Schutz gestellt. Weitere Merkmale und schutzfähige Details ergeben sich aus den Figuren und der Figurenbeschreibung.

Figurenbeschreibung

Die Figurenbeschreibung ist übergreifend. Gleiche Bezugszeichen bedeuten gleiche Bauteile, Bezugszeichen mit unterschiedlichen Indizes bedeuten Bauteile mit gleichen Aufgaben, jedoch unterschiedlichen konstruktiven Ausgestaltungen.
Es zeigen dabei schematisch:
Fig. 1 Den Gesamtaufbau eines Operationsmikroskops mit Stativfuß, Vertikalträger, Steuereinheit, Horizontalträger, Schwenkträger und Mikroskopeinheit.
Fig. 2 In perspektivischer Darstellung einen symbolischen Aufbau der Verstelleinheiten, des Schwenkträgers, der Mikroskopeinheit und eines Griffes zur bequemen Ein-Hand-Bewegung.
Fig. 3 Ein Aufbau gem. Fig. 2, mit dem Unterschied, dass hier die X- Verstellung in der Achse A angeordnet ist.
In Fig. 1 ist ein schematischer Gesamtaufbau eines erfindungsgemäßen Operationsmikroskops dargestellt. Hierbei ist ein Stativfuß 1 zu sehen, aus dem ein Vertikalträger 2 herausragt. Zur bequemen Fortbewegung des auf Rollen gelagerten Stativs ist am Vertikalträger 2 ein Griff 3 angebracht. Auf dem Vertikalträger 2 ist eine Steuereinheit 4 montiert, auf welcher sich die Horizontalträger 5 abstützen. In der dargestellten Ausführung enden die Horizontalträger in der X-Verstelleinheit 6, welche inklusive des Schwenkträgers 7 den daran befestigten Mikroskopkörper 9 in der X-Achse bewegt. Am anderen Ende des Schwenkträgers 7 befindet sich die Y-Verstellung 8. Des Weiteren sind noch der Binokulartubus mit den Okularen 10 und ein ergonomisch geformter Handgriff 11 dargestellt.
In Fig. 2 ist der Aufbau des Operationsmikroskops rund um den eigentlichen Mikroskopkörper 9 perspektivisch dargestellt. Hierbei ist die X-Verstelleinheit 6 am oberen Ende des Schwenkträgers 7 dargestellt und die Verstelleinheit für die Y-Achse 8 befindet sich am unteren Ende. Gleichzeitig ist hier auch eine Z-Verstellung 12 dargestellt. Vom Mikroskop selbst sind erneut der Körper 9, der Binokulartubus mit den Okulartuben 10 und der ergonomisch geformte Handgriff 11 zu sehen.
Fig. 3 zeigt einen anderen Anbringungsort für die X-Verstellung, nämlich auch wie die Y- und die Z-Verstellung direkt am Mikroskopkörper, entlang der Achse A.
Beim Betrieb des Operationsmikroskops gewährleisten somit die drei zur Balancierung gedachten Verstellungen, dass das Mikroskop positioniert werden kann und Bewegungen in den drei Hauptachsen vollzogen werden können. Unter den drei Hauptachsen sind unter der X-Achse in etwa eine dem Betrachter nach links und rechts, unter der Y-Achse eine nach vorn und hinten und unter der Z-Achse eine nach oben und unten gerichtete Bewegungsrichtung zu verstehen. Natürlich kann dabei aus einem kombinierten Betrieb der Verstellungen, gekoppelt mit einer 360°-Drehbarkeit des Mikroskopkörpers jede erdenkliche Bewegung im Raum mittels dem Ein-Hand-Griff ausgeführt werden.
Die nachfolgende Bezugszeichenliste ist Bestandteil der Beschreibung. Die in den Patentansprüchen angegebenen Aufbauten, Vorrichtungen und Details gelten ebenso als im Rahmen der Beschreibung geoffenbart. Bezugszeichenliste 1 Stativfuß
2 Vertikalträger
3 Griff
4 Steuereinheit
5 Horizontalträger
6 X-Verstelleinheit
7 Schwenkträger
8 Y-Verstelleinheit
9 Mikroskopkörper
10 Okular
11 Handgriff
12 Z-Verstelleinheit
A Achse
X X-Achse
Y Y-Achse
Z Z-Achse

Claims

1. Stativ, insbesondere für Operationsmikroskope, mit einem Stativfuß (1), einem Vertikalständer (2), einem oder mehreren Horizontalträgern (5) und einem Schwenkträger (7), sowie einer X-Y- Z-Verstelleinheit zur Balancierung in einem Schwenkträger mit motorisch angesteuerten X-, Y- und Z-Verstelleinheiten (6, 8 und 12), dadurch gekennzeichnet, dass die X-Y-Z-Verstelleinheiten (6, 8 und 12) so ansteuerbar sind, dass sie den Mikroskopkörper (9) im Raum positionieren.

2. Stativ nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die motorische Z-Verstelleinheit (12) als Fokussierung benutzt wird.

3. Stativ nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die motorische X-Verstelleinheit (6) oberhalb des Schwenkträgers (7) angeordnet ist.

4. Stativ nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die X-Verstelleinheit (6) am Mikroskopkörper (9) angeordnet ist.

5. Stativ nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die X-Y-Verstellung von (Balancier-) Stellmotoren (6 und 8) ausführbar ist und eine separate X-Y- Kupplung entfällt.

6. Stativ nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rechner vorgesehen ist, die X-Y-Z- Verstellungen (6, 8, 12) zu koordinieren, welcher im Betrieb die Schwenkbewegungen des Mikroskopkörpers (9) um seine eigene vertikale oder um eine vertikale Achse des Stativs erfasst und bei einer X-Y-Verstellung berücksichtigt, so dass für den Anwender die X-Y-Richtung in Bezug auf ein Objekt bzw. auf einen Patienten immer gleich sind.

7. Stativ nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinheiten (6, 8, 12) abkoppelbar sind und dass ein manueller Notbetrieb vorgesehen ist.

8. Stativ nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass anstelle des Stativfußes (1) eine Decken- oder Wandhalterung vorgesehen ist.

9. Verwendung einer X-Y-Z-Balancierverstelleinheit für das X-Y-Z- Positionieren eines Mikroskopkörpers (9) über einem Objekt.