DE102005031494A1

DE102005031494A1 - Stativ mit mindestens acht Bewegungsfreiheitsgraden

Info

Publication number: DE102005031494A1
Application number: DE102005031494A
Authority: DE
Inventors: Martin Kraus
Original assignee: Carl Zeiss Surgical GmbH
Current assignee: Carl Zeiss Meditec AG
Priority date: 2005-07-06
Filing date: 2005-07-06
Publication date: 2007-01-11

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Stativ 100, insbesondere für medizinisch-optische Ausrüstung 139. Das Stativ 100 hat eine Trageinheit 137 zur Aufnahme einer Last. Die Trageinheit wird von einer Halteeinrichtung gehalten. Die Halteeinrichtung umfasst verstellbare Baugruppen 107, 114, 122, die es ermöglichen, die Trageinheit an der Halteeinrichtung entsprechend wenigstens sechs Bewegungsfreiheitsgraden 109, 111 zu bewegen. An der Trageinheit ist eine Aufnahmeeinheit angeschlossen, welche die Last trägt. Erfindungsgemäß ist die Aufnahmeeinheit 138 so aufgebaut, dass die Last 139 an der Aufnahmeeinheit 138 entsprechend wenigstens zwei Bewegungsfreiheitsgraden 157, 158 bewegt werden kann.

Description

Die Erfindung betrifft ein Stativ, insbesondere für medizinisch-optische Ausrüstung, mit einer Trageinheit zur Aufnahme einer Last, mit einer verstellbare Baugruppen umfassenden Halteeinrichtung für die Trageinheit, wobei die Baugruppen der Halteeinrichtung derart verstellt werden können, dass die Trageinheit an der Halteeinrichtung entsprechend wenigstens sechs Bewegungsfreiheitsgraden bewegbar ist, und wobei an die Trageinheit eine die Last tragende Aufnahmeeinheit angeschlossen ist.

Ein derartiges Stativ ist aus der DE-OS 2,320,266 bekannt. Das dort beschriebene Stativ ist zur Aufnahme eines Operationsmikroskops ausgelegt und ermöglicht, dieses mit sechs rotatorischen Freiheitsgraden zu bewegen. Das Stativ umfasst eine Sockeleinheit, die auf dem Boden oder an der Decke eines Operationssaals angeordnet ist. An der Sockeleinheit ist ein Führungsrohr vorgesehen, in dem sich eine höhenverstellbare Stativsäule befindet. An dem freien Ende der Stativsäule ist mittels eines Drehgelenks ein Lenker angelenkt. Dieser Lenker kann um eine horizontale Achse und eine vertikale Achse relativ zur Stativsäule verschwenkt werden. Der Lenker trägt ein Ausgleichsgewicht und hält mit einem weiteren Drehgelenk einen zweiten Lenker. Dieser zweite Lenker kann wiederum um eine horizontale Achse relativ zum ersten Lenker bewegt werden. Weiter ist es möglich, den zweiten Lenker um seine Achse zu drehen. Der zweite Lenker trägt ebenfalls ein Ausgleichsgewicht und hält an einem Frontabschnitt einen Parallelogrammlenker. Dieser Parallelogrammlenker trägt das Operationsmikroskop. Durch Schwenken des Parallelogrammlenkers kann das Operationsmikroskop relativ zu dem zweiten Lenker verlagert werden. Weiter ist am Parallelogrammlenker ein Drehgelenk vorgesehen, das es ermöglicht, das Operationsmikroskop um eine zu einem Frontlenker des Parallelogrammlenkers parallele Achse zu drehen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Stativ bereitzustellen, das es ermöglicht, eine am Stativ aufgenommene Last präzise zu manipulieren, ohne dass hierfür schwere Stativbauteile verlagert werden müssen.

Diese Aufgabe wird durch ein Stativ der eingangs genannten Art gelöst, bei dem die Aufnahmeeinheit derart aufgebaut ist, dass die Last an der Aufnahmeeinheit entsprechend wenigstens zwei Bewegungsfreiheitsgraden bewegbar ist.

Bei einem solchen Stativ wird die Halteeinrichtung nur zum Vorpositionieren der Last bewegt. Das Feinpositionieren der Last erfolgt durch eine Bewegung der Aufnahmeeinheit. Vorzugsweise werden die Bewegungsachsen der Aufnahmeeinheit motorisch oder mechanisch ausbalanciert, um so ein kräftefreies Führen der an der Aufnahmeeinheit aufgenommenen Last zu ermöglichen.

Die Bewegungsachsen der Halteeinrichtung müssen dagegen nicht unbedingt für kräftefreie oder zumindest kraftarme Bewegung ausgelegt sein. Es ist nämlich denkbar, dass die Halteeinrichtung lediglich in der Vorbereitungsphase einer chirurgischen Operation in eine bestimmte Ausgangsstellung bewegt werden muss. Während der Operation und dann die am Stativ aufgenommene medizinisch-optische Ausrüstung nur durch Bewegen der Aufnahmeeinheit verlängert.

Bei einem solchen Stativ können die Lagereinheiten der Halteeinrichtung vergleichsweise kostengünstig ausgeführt werden, da solche Lagereinheiten nicht im Hinblick auf Lagerreibung und Lagerspiel optimiert werden müssen.

In Weiterbildung der Erfindung ist die Last an der Aufnahmeeinheit entsprechend wenigstens drei Bewegungsfreiheitsgraden bewegbar. Auf diese Weise wird ein genaues Verlagern der am Stativ aufgenommenen Last in alle Raumrichtungen ermöglicht. Die Bewegungsfreiheitsgrade der Aufnahmeeinheit können als rotatorische oder translatorische Bewegungsfreiheitsgrade ausgebildet sein. Auch die Bewegungsfreiheitsgrade für die Trageinheit an der Halteeinrichtung können rotatorischer oder translatorischer Natur sein.

Das Stativ kann insbesondere als Operationsmikroskopstativ ausgelegt sein, wobei sich das erfindungsgemäße Funktionsprinzip sowohl bei einem Wand- als auch einem Boden- oder Deckenstativ umsetzen lässt.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend beschrieben.
Es zeigen:
1 ein als Bodenstativ ausgebildetes Stativ mit Trageinheit, an der ein Operationsmikroskop aufgenommen ist, die entsprechend sechs rotatorischen Bewegungsfreiheitsgraden verlagert werden kann;
2 das Stativ aus 1 in einer bezüglich der 1 verschiedenen Schwenkstellung; und
3 ein als Deckenstativ ausgebildetes Stativ mit Trageinheit, an der ein Operationsmikroskop aufgenommen ist, das entsprechend vier translatorischen und drei rotatorischen Bewegungsfreiheitsgraden verlagert werden kann.
Das Stativ 100 in 1 ist als Bodenstativ ausgebildet. Das Stativ 100 umfasst eine Sockeleinheit 101, die auf dem Boden 102 eines Operationssaals positioniert wird. Die Sockeleinheit 101 hat ein Führungsrohr 103, in dem höhenverstellbar eine Stativsäule 104 gehalten wird. An dem freien Ende der Stativsäule 104 sind zwei Drehgelenke 105, 106 vorgesehen. Das Drehgelenk 105 hält ein Drehgelenk 106 mit einem ersten Lenker 107. In dem Drehgelenk 105 können der Lenker 107 und das Drehgelenk 106 um eine zur Stativsäule 104 parallele vertikale Achse entsprechend dem mit Doppelpfeil 109 angedeuteten Bewegungsfreiheitsgrad geschwenkt werden. Das Drehgelenk 106 ermöglicht, den Lenker 107 um die vertikale Achse 110 entsprechend dem mit dem Doppelpfeil angedeuteten Bewegungsfreiheitsgrad zu verlagern.
An einem Ende 111 von Lenker 107 ist ein Drehgelenk 112 aufgenommen, welches ein Drehgelenk 113 mit einem Lenker 114 trägt. Mit dem Drehgelenk 113 kann der Lenker 114 um eine horizontale Achse 115 geschwenkt werden. Das Drehgelenk 113 ermöglicht, den Lenker 114 um eine Achse 116 entsprechend dem mit Doppelpfeil 117 angedeuteten Bewegungsfreiheitsgrad zu bewegen. An dem Lenker 107 und an dem Lenker 114 sind entsprechend den Doppelpfeilen 118 und 119 verlagerbare Ausgleichsgewichte 120 und 121 vorgesehen. An einem Frontende von Lenker 114 wird eine Parallelogrammlenkereinheit 122 getragen. Die Parallelogrammlenkereinheit 122 umfasst ein erstes Paar Parallelogrammlenker 123, 124, die über ein zweites Paar Parallelogrammlenker 125, 126 mit einem Frontlenker 127 verbunden sind. Die Parallelogrammlenkereinheit 122 ist mit Drehgelenken 128, 129 am Frontende eines Lenkers 114 angelenkt. Bei der Parallelogrammlenkereinheit 122 sind Drehgelenke 131, 132, 133, 134 und 135 vorgesehen.
Die Parallelogrammlenkereinheit 122 kann entsprechend der mit Pfeil 136 angedeuteten Weise zu dem Lenker 114 verschwenkt werden. Am Frontlenker 127 der Parallelogrammlenkereinheit 122 ist eine Trageinheit 137 angeschlossen, die eine Aufnahmeeinheit 138 für das Operationsmikroskop 139 trägt. Vorzugsweise ist das Operationsmikroskop 139 mit einem Hauptobjektivsystem ausgerüstet, dessen Fokus verstellt werden kann, etwa motorisch verstellt werden kann. Die Trageeinheit 137 kann in dem an dem Frontlenker 127 angeordneten Drehgelenk 140 um die Achse 141 gedreht werden. Die Baugruppen 101, 103, 104, 105, 106, 107, 121, 112, 113, 114, 118, 122 und 140 des Stativs 100 bilden eine Haltevorrichtung für die Trageinheit 137. Die Trageinheit 137 kann durch Verstellen der Haltevorrichtung in den Drehgelenken 105, 106, 112, 113, 123, 128, 131, 132, 133, 134 und 135 sowie 140 um die sechs Drehachsen 108, 110, 115, 116, 129, 141 bewegt werden. Die Trageeinheit 137 an der Haltevorrichtung ist damit entsprechend sechs rotatorischen Freiheitsgraden bewegbar.
Die Aufnahmeeinheit 138 für das Operationsmikroskop 139 enthält eine Parallelogrammlenkereinheit. Diese Parallelogrammlenkereinheit umfasst ein erstes paar Parallelogrammlenker 142, 143, an denen ein zweites paar Parallelogrammlenker 144, 145 angelenkt sind. Am zweiten paar Parallelogrammlenker 144, 145 ist ein Traglenker 146 aufgenommen, der im Drehgelenk 147 des Operationsmikroskops 139 gehalten wird. Die Parallelogrammlenkereinheit hat Drehgelenke 148, 149, 150, 151, 152, 153 und 154. Sie ermöglicht, das Operationsmikroskop 139 durch Verstellen der Aufnahmeeinheit 138 um Drehachsen 155 und 156 zu bewegen. Das Operationsmikroskop 139 an der Aufnahmeeinheit 138 kann also auch durch Einstellen der Aufnahmeeinheit 138 entsprechend zwei rotatorischen Bewegungsfreiheitsgraden in der mit Doppelpfeilen 157, 158 angedeuteten Weise bewegt werden.
In 2 wird unter Verwendung gleicher Bezugszeichen wie in 1 das Stativ 100 in Schwenkstellung gezeigt, bei der die Parallelogrammlenkereinheit 122 am Tragarm 114 verkippt ist. Am Frontlenker 127 des Stativs 100 ist ein bewegliches Ausgleichsgewicht 159 vorgesehen, das entsprechend der mit dem Doppelpfeil 160 angedeuteten Weise am Frontlenker 127 bewegt werden kann. Durch Verstellen der Ausgleichsgewichte 120, 121 und 159 kann der Gesamtschwerpunkt der am Parallelogrammlenker 122 aufgenommenen Masse in den Schnittpunkt der Achsen 116 und 141 gelegt werden bzw. ist es möglich, den Schwerpunkt der am Lenker 114 aufgenommenen Gesamtmasse in den Schnittpunkt der Achsen 115 und 116 zu legen und den Schwerpunkt der am Lenker 107 aufgenommenen Gesamtmasse in die Drehachse 110 zu verlagern. Dies ermöglicht, die Trageinheit 137 mit der Aufnahmeeinheit 138 bei Bewegen des Stativs und den Drehgelenken 105, 106, 112, 113, 128, 129, 131, 132, 133, 134, 135 sowie 141 kräftefrei zu führen. Den erwähnten Drehgelenken sind Stativbremsen zugeordnet, die bei dem Stativ 100 in 1 und 2 nicht gezeigt sind. Mittels der Stativbremsen kann das Stativ in einer gewünschten Stellung festgelegt werden.
Die Aufnahmeeinheit 138 ermöglicht es, das Operationsmikroskop 139 eine Bewegung entsprechend der mit den Doppelpfeilen 157, 158 angedeuteten Bewegungsfreiheitsgrade auszuführen, ohne dass es hierfür einer Verlagerung von schweren Stativbauteilen, wie den Lenker 107 mit dem Ausgleichsgewicht 121 oder dem Lenker 114 mit dem Ausgleichsgewicht 118 oder der Parallellenkereinheit 122 bedarf. Die Bewegungsachsen der Haltevorrichtung für die Trageinheit 137 mit den Baugruppen 101, 103, 104, 105, 106, 107, 121, 112, 113, 114, 118, 122 und 140 des Stativs 100 wirken somit als Grobpositionierungsachsen. Die Bewegungsachsen der Aufnahmeeinheit 138 ermöglichen eine entsprechende Feinpositionierung.
Es sei bemerkt, dass eine alternative Ausführungsform des Stativs 100 auch ohne Ausgleichsgewichte 120, 121 und 159 ausgeführt werden kann. Um bei einer solchen Ausführungsform des Stativs sicherzustellen, dass sich die Drehgelenke 106, 112, 113 und 129 und gegebenenfalls 105 nicht selbsttätig verstellen, sind diesen Drehgelenken betätigbare Bremseinheiten zugeordnet. Anstatt die Drehgelenke mit Bremseinheiten zu kombinieren, ist es jedoch beispielsweise auch möglich, die Drehgelenke als Rastgesperre aufzubauen, etwa als Rastgesperre mit Ratschenprinzip. Auf diese Weise wird eine sehr einfache und damit kostengünstige herstellbare Haltevorrichtung für eine Operationsmikroskop-Aufnahmeeinheit geschaffen.
Die 3 zeigt als Stativ 300 ein Deckenstativ zur Montage an der Decke 301 eines Operationssaals. Bei dem Stativ 300 ist eine Linealführungseinheit 302 vorgesehen, an welcher ein Schlitten 303 aufgenommen ist. Dieser Schlitten 303 trägt wiederum eine Linearführungseinheit 304 mit Schlitten 305. An dem Schlitten 305 ist eine längenverstellbare Säule 306 angeordnet, welche den Tragarm 307 mit einer Linearführung für einen Schwenkarm 308 trägt. Am Frontende des Schwenkarms 308 ist eine Trageinheit 309 gehalten. Mittels eines Drehgelenks 310 kann die Trageinheit 309 relativ zu dem Schwenkarm 308 um die Drehachse 311 bewegt werden. Die Trageinheit 309 hält eine Aufnahmeeinheit 338 für ein Operationsmikroskop 339. Die Aufnahmeeinheit 338 ist entsprechend der Aufnahmeeinheit 138 aus 1 aufgebaut. Zu deren Funktion und Aufbau wird deshalb auf die Beschreibung der Aufnahmeeinheit 138 aus 1 verwiesen, wobei diesbezüglich in 3 im Vergleich zur 1 Bezugszeichen verwendet werden, welche um die Zahl 200 erhöht sind. Das Operationsmikroskop 339 an der Aufnahmeeinheit 338 kann also entsprechend zwei rotatorischen Bewegungsfreiheitsgraden in der mit Doppelpfeilen 357 und 358 angedeuteten Weise bewegt werden.
Die Baugruppen 302, 303, 304, 305, 306, 307 und 308 sowie 310 bilden eine Halteeinrichtung für die Trageinheit 309, welche es ermöglicht, die Trageinheit 309 entsprechend sieben Bewegungsfreiheitsgarden zu verlagern:
Der Schlitten 303 mit Linearführung 304 kann als Linearführung 302 entsprechend dem Doppelpfeil 314 bewegt werden. Der Schlitten 305 ist an der Linearführung 304 entsprechend dem Doppelpfeil 315 bewegbar. Die Länge der Säule 306 bei Stativ 300 kann entsprechend dem Doppelpfeil 316 verändert werden. Der Tragarm 307 des Stativs kann um die Achse 317 der Säule 306 entsprechend dem Doppelpfeil 318 verschwenkt werden. Der Schwenkarm 308 des Stativs ist in einer nicht weiter dargestellten Linearführung am Tragarm 307 um die Achse 318 schwenkbar gelagert, wobei die Linearführung am Tragarm 308 entsprechend dem Doppelpfeil 319 eine Verlagerung des Schwenkarms 308 ermöglicht, wobei der Tragarm 308 entsprechend dem Doppelpfeil 320 schwenkbar ist. In dem Drehgelenk kann die Trageeinheit 309 um die Achse 320 gedreht werden.

Claims

Stativ (100, 300) insbesondere für medizinisch-optische Ausrüstung (139, 339), – mit einer Trageinheit (137, 309) zur Aufnahme einer Last; – mit einer verstellbare Baugruppen (107, 114, 122, 303, 304, 306) umfassenden Halteeinrichtung für die Trageinheit (137, 309), – wobei die Baugruppen (107, 114, 122, 303, 304, 306) der Halteeinrichtung derart verstellt werden können, dass die Trageinheit (137, 309) an der Halteeinrichtung entsprechend wenigstens 6 Bewegungsfreiheitsgraden (109, 111, 314, 315, 316) bewegbar ist; und – wobei an die Trageinheit (137, 309) eine die Last tragende Aufnahmeeinheit (138, 338) angeschlossen ist; dadurch gekennzeichnet, dass – die Aufnahmeeinheit (138, 338) derart aufgebaut ist, dass die Last (139, 339) an der Aufnahmeeinheit (138, 338) entsprechend wenigstens 2 Bewegungsfreiheitsgraden (157, 158) bewegbar ist.
Stativ nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeeinheit derart aufgebaut ist, dass die Last (139, 339) an der Aufnahmeeinheit (138, 338) entsprechend wenigstens 3 Bewegungsfreiheitsgraden bewegbar ist.
Stativ nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Last an der Aufnahmeeinheit entsprechend wenigstens 3 rotatorischen Bewegungsfreiheitsgraden bewegbar ist.
Stativ nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Last an der Aufnahmeeinheit entsprechend wenigstens 3 translatorischen Bewegungsfreiheitsgraden bewegbar ist.
Stativ nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Baugruppen der Halteeinrichtung derart verstellt werden können, dass die Trageinheit an der Halteeinrichtung mit 3 rotatorischen Bewegungsfreiheitsgraden (318, 320, 321) verstellbar ist.
Stativ nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Baugruppen der Halteeinrichtung derart verstellt werden können, dass die Trageinheit an der Halteeinrichtung mit 3 translatorischen Bewegungsfreiheitsgraden (314, 315, 316) verstellbar ist.
Stativ mit einem Operationsmikroskop (139, 339) nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
Stativ nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Stativ als Bodenstativ (100) oder als Wandstativ oder als Deckenstativ (300) ausgebildet ist.