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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Halten von zumindest einem Körperteil eines Anwenders nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Während eines Eingriffes ist ein Chirurg bezüglich seiner Körperhaltung über seine Operationsinstrumente und deren Bewegungsräume an die Lage des Patienten gekoppelt. Dies führt dazu, dass der Chirurg seine Körperhaltung während des Eingriffes häufig einer unzulänglichen Lagerung anpassen muss. Der Chirurg nimmt unnatürliche Körperhaltungen ein und ist dadurch gezwungen, große statische Haltearbeit zu leisten. Dies führt langfristig zu körperlichen Beeinträchtigungen. Unmittelbare Konsequenz ist die verstärkte Ermüdung bei zeitaufwändigen Operationen und die erschwerte Durchführung einzelner operativer Eingriffsvorgänge.
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Es sind Vorrichtungen bekannt, vergleiche hierzu die gattungsbildende Druckschrift
US 2008/0009771 A1 , mit denen die Schwerkraft von Personen bzw. ihrer Körperteile ausgeglichen wird, indem die Vorrichtung über die Stütze eine entsprechende Gegenkraft erzeugt, um die Schwerkraft zu kompensieren.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Vorrichtung so auszubilden, dass in konstruktiv einfacher Weise eine optimale Abstützung mindestens eines Körperteiles auch über längere Zeiträume hinweg gewährleistet ist.
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Diese Aufgabe wird bei der gattungsgemäßen Vorrichtung erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung unterstützt den Anwender in dessen Bewegungen und entlastet ihn für eine weitgehende Muskelentspannung. Hierfür werden über wenigstens einen Sensor Muskelsignale einer Muskelspannung erfasst und daraus Steuersignale für die Antriebssysteme des sensorgesteuerten Antriebes abgeleitet. Die Vorrichtung führt nach Vorgabe einer geometrisch definierten Bahn eine Hand des Anwenders längs dieser Bahn.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist vorteilhaft in der Chirurgie einsetzbar, kann aber auch in gleicher Weise im Handwerkerbereich, zur Abstützung von Patienten bei Untersuchungen und/oder Operationen, bei der Tierbehandlung, in der Tierchirurgie und dergleichen eingesetzt werden. Der jeweilige Körperteil, bei einem Chirurgen insbesondere die Arme, wird stets so entlastet, dass die Muskulatur zum Halten des Körperteiles so weit wie möglich entlastet wird. Die Vorrichtung führt den Anwender in seinen Bewegungen bzw. unterstützt sie. Die erfindungsgemäße Vorrichtung stützt den Anwender in seiner Körperhaltung stets so, dass seine Muskulatur durch die Gewichtskräfte seiner eigenen Körperteile so weit wie möglich entlastet wird. Die Stütze erzeugt mittels des sensorgesteuerten Antriebes die Gegenkraft, welche die Schwerkraft des zu haltenden und zu führenden Körperteiles zumindest annähernd kompensiert. Darum muss, um den Körperteil in einer bestimmten Lage zu halten, keine oder eine nur sehr geringe Muskelspannung aufgebracht werden. Dadurch ist es möglich, dass der Körperteil, selbst wenn er unnatürliche Lagen bzw. Stellungen einnehmen muss, diese Lage über einen längeren Zeitraum hinweg ermüdungsfrei einnehmen kann. Da der Anwender eine geometrisch definierte Bahn vorgibt, kann die Vorrichtung die Hand des Anwenders längs dieser Bahn führen, so dass der Anwender selbst zur Führung keine Kraft benötigt. Der Anwender, insbesondere ein Chirurg, kann somit längere Zeit ohne Muskelanspannung arbeiten, wodurch operative Eingriffe sehr sicher und reproduzierbar werden, da der Chirurg nicht ermüdet.
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Bei einer ersten Ausführungsform wird die Gegenkraft gesteuert aufgebracht. In diesem Fall erfolgt die Kraftkompensation über die bekannte Gewichtskraft des jeweiligen Körperteils. Diese Gewichtskraft des Körperteils kann zuvor ermittelt oder auch online zumindest annäherungsweise erfasst werden.
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Bei einer anderen Ausführungsform wird die Gegenkraft geregelt aufgebracht. Dies hat den Vorteil, dass diese Gegenkraft stets so erzeugt werden kann, dass die Gewichtskraft des Körperteils kompensiert wird.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann als ein OP-Anzug angesehen werden, der Teil des Chirurgen selbst wird.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.
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Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die Zeichnung zeigt einen Chirurgen 1 während einer Operation am Kopf 2 eines Patienten 3. Er liegt auf einem Operationstisch 4. Der Chirurg arbeitet mit einem OP-Mikroskop 5, dessen Ausbildung an sich bekannt ist und darum auch nicht näher beschrieben wird. Unter Anwendung des OP-Mikroskopes 5 operiert der Chirurg 1 am Kopf 2 des Patienten 3. Das Operationsinstrument ist der Einfachheit halber nicht dargestellt.
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Die Arme 6 des Chirurgen 1 nehmen bei der Operation eine solche Lage ein, dass schon nach verhältnismäßig kurzer Operationszeit Ermüdungserscheinungen auftreten. Für den Chirurgen 1 wird es dann immer schwieriger, sein Operationsinstrument millimetergenau während der Operation sicher und ruhig zu führen. Die Armhaltung in der Zeichnung ist nur eine mögliche Lage während der Operation. Beispielsweise muss der Chirurg 1 Eingriffe ausführen, bei denen die Arme beispielsweise ständig gestreckt gehalten werden müssen. Je nach auszuführender Operation bzw. Operationsort am Patienten 3 sind somit Haltungen des Chirurgen 1 erforderlich, die ihn ermüden und für ihn die Operation äußerst anstrengend machen.
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Damit der Chirurg 1 über längere Zeiten hinweg ermüdungsfrei operieren kann, wird eine Stützvorrichtung 7 verwendet, die so ausgebildet ist, dass sie die durch Schwerkraft belasteten Körperteile des Chirurgen 1 entlastet. Dadurch wird erreicht, dass die Muskelanspannung zumindest reduziert, vorzugsweise vollständig ausgeschlossen wird. Die Stützvorrichtung 7 erfasst die durch die Schwerkraft belasteten Körperteile, im Ausführungsbeispiel die Schwerkraft der Arme 6, und regelt in noch zu beschreibender Weise die Stützvorrichtung 7 so, dass die Schwerkraft der Arme 6 ausgeglichen wird. Der Chirurg 1 muss darum seine Arme 6 nicht mehr durch Muskelanspannung in der geforderten Lage während der Operation halten, sondern wird durch die Stützvorrichtung 7 entsprechend abgestützt, so dass die Arme 6 entlastet sind und der Chirurg 1 mit seinen Fingern 8 die Operation zuverlässig und ruhig ausführen kann. Mit Hilfe der Stützvorrichtung 7 ist es möglich, auch mehrstündige Operationen nahezu ermüdungsfrei ausführen zu können.
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Die Stützvorrichtung 7 hat im Ausführungsbeispiel eine Armstütze 9, die aus zwei gelenkig miteinander verbundenen Stützteilen 10 und 11 besteht. Beide Stützteile 10, 11 sind durch ein Gelenk 12 miteinander verbunden. Im einfachsten Falle ist dieses Gelenk 12 einachsig ausgebildet, vorzugsweise jedoch zweiachsig. Die zweiachsige Ausbildung des Gelenkes 12 ermöglicht eine größere Bewegungsfreiheit des Oberarmes 13.
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Der Stützteil 10 für den Oberarm 13 ist an ein Gelenk 14 angeschlossen, das zweiachsig ausgebildet ist. Das Gelenk 14 könnte aber auch als Kugelgelenk ausgebildet sein, wodurch die Bewegungsfreiheit des gesamten Armes 6, insbesondere des Oberarmes 13, optimal ist. Die Gelenke 14 sind an einer Abstützung 15 vorgesehen, mit der die Stützvorrichtung 7 am Körper des Chirurgen 1 gehalten wird. Im Ausführungsbeispiel hat die Abstützung 15 einen Ring 16, an den die beiden Gelenke 14 über jeweils ein Verbindungselement 17 angeschlossen sind. Der Ring 16 lässt sich zur Befestigung am Chirurgen 1 öffnen und kann mit einer geeigneten Schließeinrichtung, beispielsweise einem Klettverschluss, geschlossen werden.
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Die Gelenke 14 befinden sich in Höhe der Schultergelenke des Chirurgen 1, während sich die Gelenke 12 etwa in Höhe des Ellbogengelenkes befinden.
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Die Verbindungselemente 17 sind vorteilhaft längenveränderbar, so dass die Stützvorrichtung an unterschiedliche Körpergrößen angepasst werden kann. Anstelle einzelner Verbindungselemente 17 kann auch eine den Oberkörper umschließende Schale vorgesehen sein, die geöffnet und durch geeignete Verschlussmittel geschlossen werden kann. An der Innenseite des Ringes 16 befindet sich zur Anpassung an unterschiedlichen Körperumfang des Chirurgen 1 wenigstens ein Ausgleichselement, das beispielsweise aufblasbar sein kann, zum Beispiel in Form eines Luftkissens. Dann kann die Stützvorrichtung 7 optimal an den jeweiligen Träger angepasst und verspannt werden.
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Die Stützvorrichtung 7 ist vorteilhaft so gestaltet, dass eine einwandfreie Sterilisation möglich ist. Im einfachsten Falle wird die gesamte Stützvorrichtung 7 sterilisiert. Es ist aber auch möglich, beispielsweise nur die Hauptkomponente der Stützvorrichtung 7, im Ausführungsbeispiel der Ring 16, die Verbindungselemente 17 sowie die Armstütze 6 mit den Gelenken 12 und 14 sterilisierbar zu gestalten und das beispielhaft beschriebene Ausgleichselement in Form eines Luftkissens nach jeder Operation auszutauschen. Die Stützvorrichtung 7 ist so gestaltet, dass die Gelenke 14 stets in Höhe der Schultergelenke am Chirurgen 1 anliegen. Die Verbindungselemente 17 und der Ring 16 sind dann so gestaltet, dass sie am Körper des Chirurgen 1 in der jeweils erforderlichen Lage befestigt werden können, um die Kraft auf den Körper des Chirurgen 1 übertragen zu können.
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Die beiden Stützteile 10, 11 der Armstütze 9 sind beispielhaft etwa halbschalenförmig ausgebildet. Sie können auch als ganze, zu öffnende Schalen ausgebildet sein. In der Arbeitslage werden die Arme 6 des Chirurgen 1 von den Stützeilen 10, 11 von unten abgestützt.
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Um eine Entlastung der Arme 6 zu erreichen, werden Antriebssysteme innerhalb der Stützvorrichtung 7 eingesetzt, die die Stützteile 10, 11 in eine solche Lage bringen, dass die Arme 6 des Chirurgen während der Operationsarbeit entlastet sind. Im einen Ausführungsbeispiel befindet sich ein Antriebssystem im Bereich der Gelenke 14 und eines zweites Antriebssystem im Bereich der Gelenke 12. Dadurch können die beiden Stützteile 10, 11 der Armstütze 9 gezielt in jede Lage motorisch verstellt und gehalten werden, in der die Arme 6 des Chirurgen 1 entlastet sind.
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Bei einer anderen Ausführungsform befindet sich das Antriebssystem im Bereich der Gelenke 14, so dass über diese Antriebssysteme die den Oberarm 13 abstützenden Stützteile 10 aktiv angetrieben werden. Beispielsweise wenigstens über einen Seilzug wird indirekt auch der den Unterarm abstützende Stützteil 11 in die erforderliche Abstützlage gebracht und dort gehalten.
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Um die zur Abstützung der Arme 6 notwendige Lage der Armstütze 9 zu ermitteln, werden (nicht dargestellte) Sensoren zur Lasterfassung eingesetzt. Solche Sensoren sind bekannt, beispielsweise in Form von myoelektrischen Sensoren. Solche Sensoren erfassen die Muskelsignale und leiten daraus Steuersignale für die beschriebenen Antriebssysteme ab. Eine Muskelentspannung oder weitgehende Muskelentspannung liegt dann vor, wenn das vom Sensor erfasste Signal Null ist oder sich im Vergleich zum angespannten Zustand um ein entsprechendes Maß verringert hat. Entsprechend dieser Signaländerung werden die Antriebssysteme so angesteuert, dass von den Stützteilen 10, 11 ein entsprechendes Gegenmoment so lange aufgebracht wird, bis die ermittelte Schwerkraft dem aufgebrachten Gegenmoment entspricht.
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Die Stützvorrichtung 7 ist so ausgebildet, dass sie vom Chirurgen 1 durch eigene Körperbewegung in die erforderlichen Lagen verstellt werden kann. Dabei wird in der beschriebenen Weise über die Sensoren das Gegenmoment auf die jeweiligen Stützteile so aufgebracht, dass die Arme 6 entlastet sind. Diese Abstützung lässt aber selbstverständlich Armbewegungen des Chirurgen 1 zu, um beispielsweise das Operationsinstrument an einer anderen Stelle während der Operation zu führen. Solche Armbewegungen werden durch die Stützvorrichtung 7 nicht behindert. Es wird stets nur die Schwerkraft der entsprechenden Körperteile kompensiert. Die Stützvorrichtung 7 kann auch so ausgebildet sein, dass der Chirurg 1 eine geometrisch definierte Bahn vorgeben kann und die Stützvorrichtung 7 die gewünschten Körperteile, zum Beispiel die Hand 18, auf dieser Bahn führt. Der Chirurg 1 hält das Operationsinstrument in den Händen 18 und muss es während der Operation ständig in seiner Lage verändern. Die Stützvorrichtung 7 ist so ausgebildet, dass sie diese notwendigen Bewegungen des Operationsinstrumentes damit der Hände 18 nicht behindert. Außerdem sorgt die Stützvorrichtung 7 stets dafür, dass bei diesen Bewegungen der Hände 18 die Arme 6 stets in der beschriebenen Weise abgestützt sind. Dadurch ist sichergestellt, dass die durch die Schwerkraft belasteten Arme 6 auch bei diesen erforderlichen Operationsbewegungen stets entlastet sind.
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Aufgrund der Stützvorrichtung 7 ist es nunmehr möglich, dass der Chirurg 1 während der Operation eine beliebige, frei einstellbare Lage zum Patienten 3 einnehmen kann. Die Stützvorrichtung 7 stellt ein aktives, frei positionierbares Haltesystem dar, das den Chirurgen 1 in seiner Körperhaltung so stützt, dass eine Entlastung, das heißt keine Muskelanspannung, auftritt. Die statische Halte- und Positionierungsarbeit wird somit weitgehend von der Stützvorrichtung 7 übernommen. Der Chirurg 1 kann auf diese Weise auch längere Zeit ohne Muskelanspannung arbeiten. Dadurch werden operative Eingriffe sehr sicher und reproduzierbar, da der Chirurg 1 nicht ermüdet. Aufgrund der Kompensation der Schwerkraft der Arme 6 des Chirurgen 1 wird eine sichere, genaue Bewegung des Operationsinstrumentes bei der Durchführung von Eingriffen möglich. Eine vorzeitige Ermüdung des Chirurgen 1 wird wirkungsvoll und nachhaltig verhindert.
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Die Stützvorrichtung 7 arbeitet lastaufnehmend, kraftgeregelt und lageeinstellend.
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Die Stützvorrichtung 7 ist anhand der Zeichnung für den Einsatz bei einem Chirurgen 1 beschrieben worden. Diese Stützvorrichtung 7 kann selbstverständlich auch in anderen Anwendungsbereichen eingesetzt werden. So lässt sich die Stützvorrichtung 7 durchaus auch im Handwerkerbereich einsetzen. So ist es bekannt, dass beispielsweise Elektriker bei der Montage von Deckenleuchten erhebliche Probleme haben, weil sie mit ihren Armen über Kopf arbeiten müssen. Auch hier tritt das Problem auf, dass der Elektriker sehr rasch ermüdet. Bei Einsatz der beschriebenen Schutzvorrichtung 7 ist es auch in diesem Falle möglich, die Arme des Elektrikers bei diesen beschriebenen Deckenmontagen so abzustützen, dass die Schwerkraft der Arme durch eine Gegenkraft kompensiert wird. Der Elektriker kann in diesem Falle lange Zeit ermüdungsfrei arbeiten.
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Ein weiteres Anwendungsbeispiel besteht darin, bei Untersuchungen und/oder Operationen auch den Patienten abzustützen, wenn er bestimmte Positionen einnehmen muss, die ihn rasch ermüden. Auch hier sorgt die Stützvorrichtung 7 dafür, dass die schwerkraftbelasteten Körperteile in der beschriebenen Weise abgestützt werden.
