DE102008023468A1 - Anordnung und Verfahren zur Bedienung von Geräten - Google Patents

Abstract

Bei dieser Anordnung und dem dazugehörigen Verfahren zur Steuerung von Geräten wird mittels eines Navigationssystems die Position und Ausrichtung eines Zeigeeinstrumentes und eines durch das Zeigeinstrument ausgewählten Bedienelementes innerhalb eines Bedienfeldes zugeordnet und die zu dem Bedienelement gehörigen Steuerimpulse ausgelöst.

Description

• Zur Benutzung oder Bedienung von Geräten innerhalb steriler Bereiche eines Operationssaals bedarf es besonderer Vorkehrungen um eine Keimfreiheit zu erreichen. Bisher ist es üblich, die Bedieneinheiten oder Geräte mit durchsichtigen Abdeckfolien Abzudecken. Dies bringt den Nachteil mit sich, dass die Bedienung dieser erschwert wird. Auch ist es üblich dass der Arzt oder dessen Assistenz mündliche Anweisungen an eine zur Bedienung der Geräte zuständigen Person außerhalb des sterilen Bereichs gibt. Teilweise kann der behandelnde Arzt auch über Schaltelemente, wie beispielsweise einen Fußschalter Gerätefunktionen auslösen. Dies bringt jedoch den Nachteil mit sich, dass aufgrund eines fehlenden Blickkontaktes zum Fußschalter dessen Bedienungsfreundlichkeit stark eingeschränkt ist.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine weitere Anordnung und ein dazugehöriges Verfahren zur Bedienung von Geräten anzugeben.
• Die Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 oder 7 angegebenen Merkmale gelöst.
• Bei der Anordnung und dem dazugehörigen Verfahren werden mittels eines Navigationssystems die Position eines mit einem ersten Navigationsmarker versehenen Zeigeinstrumentes und ein mit einem zweiten Navigationsmarker versehenes mit Bedienelementen unterteiltes Bedienfeld erkannt, wobei in einer Auswerte- und Ansteuerungseinheit aufgrund der ermittelten Positions- und Ausrichtangaben Bedienelemente einem von dem Zeigeinstrument ausgehenden Richtungsvektor zugeordnet und Steuerimpulse auslösbar sind.
• Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, dass das Zeigeinstrument innerhalb von sterilen Bereichen einsetzbar ist.
• Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, dass beliebig viele Geräte mit einem Multifunktionseingabegerät ansteuerbar sind.
• Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, dass auf Bedienkonsolen ausgerüstete Operationsbereiche verzichtet werden kann, was den zusätzlichen Vorteil mit sich bringt, dass durch die dadurch erwirkte signifikante Platzersparnis im Umfeld eines Operateurs für diesen und seiner Assistenz eine größere Bewegungsfreiheit ermöglicht wird.
• Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, dass die zeigeorientierte Auswahl von Geräten und deren Bedienung durch eine Multifunktionseingabe intuitiver durchführbar ist.
• Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, dass auf sterile Abdeckungen von Bedien- bzw. Schnittstelleneinheiten verzichtet werden kann, was den zusätzlichen Vorteil mit sich bringt, dass eine Sicht auf mögliche bildschirmgesteuerte Geräteeinheiten nicht durch Schutzfolien beeinträchtigt wird.
• Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, das mit dieser eine Vielzahl von Bedieneinheiten von Geräten oder Gerätesysteme wie beispielsweise ein C-Bogen oder ein Ultraschallgerät bedienbar ist.
• Die Erfindung soll im Folgenden mittels eines in einer Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.
• Das Ausführungsbeispiel gibt eine Anordnung und ein Verfahren zur Bedienung von über eine Anzeigefläche MN steuerbare Geräte oder Geräteeinheiten Gn wieder. Dieses Steuersystem weist unter anderem ein Zeigeinstrument Z, ein Navigationssystem NSY, eine Auswerte- und Ansteuerungseinheit AAE und einen Monitor MN mit Bedienelemente BEn auf. Das Zeigeinstrument Z ist dabei so ausgebildet, dass es beispielsweise Funk- oder Infrarotimpulse AP bei Betätigung einer Auslösetaste AT abgibt. Die Signalisierung kann ebenso drahtgebunden erfolgen. Die Monitorfläche MN eines Bediengerätes ist zum Beispiel unterteilt mit einer Vielzahl von Ansteuerflächen, die auch als Bedieneinheiten BE bezeichnet werden können. Über die Ansteuerfläche kann eine Auswahl und Aktivierung von Steuerungsfunktionen angestoßen werden. Solche Steuerungsfunktionen können beispielsweise ein Heben, Senk, Drehen oder Neigen des Operationstisches, oder ein Positionieren eines C-Bogens für eine Röntgenaufnahme sein. Über Bedienelemente können einem C-Bogen zugeordnete Steuerungssysteme Stellmotoren betätigen, die eine Röntgeneinheit exakt beim Patienten positioniert. Das Zeigeinstrument Z ist mit einem ersten Navigations-Marker NMZ versehen. Mittels eines ortsnahen mit mindestens einer Stereokamera SK ausgestatteten Navigationssystems NSY wird die Richtung des Zeigeinstrumentes Z erfasst. Ebenso ist jeweils der Monitor MN derart mit einem zweiten Navigationsmarker NMM versehen, mittels dessen die Position der Bildschirmoberfläche erfasst und dessen Ausrichtung ermittelt werden kann. Anhand des Navigationssystems NSY und der ersten und zweiten Marker NMZ, NMM kann die räumliche Ausrichtung des Zeigeinstrumentes NMZ und des Monitors MN ermittelt werden. Die Auswerte- und Ansteuerungselektronik AAE ermittelt in einem ersten Verarbeitungsmodul V1 die Ausrichtung des Zeigeinstrumentes Z. Die Ausrichtung des Zeigeinstrumentes wird mittels eines Richtungsvektors abgebildet. Durch die räumliche Anordnung und Ausrichtung der Bildschirmoberfläche MN wird diese in einem zweiten Verarbeitungsmodul V2 in Relation zum Richtungsvektor des Zeigeinstrument Z gebracht. In einem dritten Verarbeitungsmodul V3 wird durch den vom Zeigeinstrument Z ausgehenden Richtungsvektor ein virtueller Kontaktpunkt auf der Monitor- bzw. Bildschirmoberfläche ermittelt. In einem vierten Verarbeitungsmodul V4 wird der auf der Bildschirmoberfläche ermittelte virtuelle Kontaktpunkt mit einer in diesem Bereich angeordneten Ansteuerfläche eines Bedienelementes in Verbindung gebracht. Dem Bediener wird dies zum Beispiel durch eine visuelle Markierung des Bedienelementes angedeutet. Will der Bediener nun die der Ansteuerfläche zu geordneten Steuerfunktion auslösen, so betätigt dieser die Auslösetaste AT und ein codierter Auslöseimpuls CAP wird von dem Zeigeinstrument Z oder eine mit diesem in Verbindung stehenden Sendeeinheit abgegeben. Dieser Impuls wird durch die in der Auswerte- und Ansteuerungseinheit AAE angeordneten vierten Verarbeitungseinheit V4 ausgewertet und eine Steuerfunktion ausgelöst. Die Auslösung der Steuerfunktion wird wiederum visuell an dem Bedienelement angezeigt und entsprechende Steuerimpulse in dem zu steuernden Gerät Gn oder Geräteteil ausgelöst. Die Datenverbindung zwischen dem Bedienelement und dem zu steuernden Geräteteil Gn sowie die Datenverbindung zwischen der Auswerteeinheit AAE und dem zu steuernden Gerät der kann Kabelgebunden oder über Funk erfolgen. Die über die Ansteuerungseinheit AAE ausgelöste Einstellungssignalisierung kann auch über einen Zentralrechner an das ausgewählte Gerät Gn weitergeleitet werden.
• Benötigt der Operateur beispielsweise einen C-Bogen zur Erstellung eines Röntgenbildes, so betätigt er das in seinem Arbeitsbereich befindliche Zeigeinstrument Z und deutet damit in Richtung Monitor MN. Der an dem Zeigegerät Z angeordnete Navigations-Marker NMZ wird kontinuierlich von der Stereokamera SK aufgenommen. In dem Navigationssystem NSY wird die Position und Ausrichtung des Zeigeinstruments Z und die Ausrichtung der Monitoroberfläche erfasst und in den Verarbeitungseinheiten V1 bis V4 ausgewertet. Ist das Zeigeinstrument Z auf einem Punkt auf einen Monitor Mx gerichtet, so wird der Kontaktpunkt eines virtuellen Richtungsvektors auf dem Bildschirm erfasst. Durch die Ausrichtung des Monitors wird ein in diesem Bereich liegendes Bedienelementes dem virtuellen Kontaktpunkt zugeordnet und an dem Bedienelement BEx ein sicher erkennbarer Cursor EEP gesetzt. Nach sicherer Bestimmung des Bedienelementes BE wird ein Auslöseimpuls AT in Form eines Funk- oder Infrarotsignal AP vom Zeigeinstrument Z ausgesendet und von der beschriebenen Auswerte- und Ansteuerelektronik AAE ausgewertet und ein Steuerimpuls an das zu steuernde Gerät Gn übertragen. Indem das Zeigegerät Z weitgehend mit einer Schutzfolie umhüllt wird, kann dieses in einfacher wei se steril gehalten werden. Das Zeigeinstrument kann ebenso als solches auch ohne Elektronik verwendet werden. Eine Umhüllung des Zeigeinstrumentes würde in diesem Fall entfallen. Die Auslöseimpulse können durch betätigen eines Fußschalters ausgelöst und abgegeben werden. Bei einer Vielzahl von anzusteuernden Geräten entscheidet jeweils die Auswerte- und Ansteuerelektronik AE anhand der Positions- und Richtungsinformationen auf welchem Monitor das Zeigeinstrument gerichtet ist. Anhand des ausgewählten Monitors MNx wird das zugehörige zu steuernde Gerät Gn ermittelt.

NSY

Navigationssystem

SK

Stereokamera

Z

Zeigeinstrument

NMZ

Navigationsmarker

AT

Auslösetaste

PR

Positions- und Richtungsübertragung

BE

Bedienelement

EEP

Event an Erkannter Position

AP

Übertragener Auslöse Puls(Funk/Infrarot)

AAE

Auswerte- und Ansteuerungseinheit

V1

erstes Verarbeitungsmodul

V2

zweites Verarbeitungsmodul

V3

drittes Verarbeitungsmodul

V4

viertes Verarbeitungsmodul

NMM

Navigationsmarker an Monitor

MN

Monitor

MA

Monitoranschluss

Gn

Geräteeinheit

Claims (11)

1. Anordnung zur Bedienung von mindestens einem mit Bedienelementen ausgebildeten Bedienfeld (MN) steuerbaren Gerät (Gn), dadurch gekennzeichnet, dass ein Navigationssystem (NSY) zur Positionserkennung vorgesehen ist, wobei an einem Zeigeinstrument (Z) ein erster Navigationsmarker (NMZ) und an dem mit Bedienelementen (BEn) unterteilten Bedienfeld (MN) ein zweiter Navigationsmarker (NMM) angeordnet ist, dass eine Auswerte- und Ansteuerungseinheit (AAE) zur Auswertung der vom Navigationssystem (NSY) ermittelten Positions- und Ausrichtangaben der ersten und zweiten Navigationsmarker (NMZ, NMM) vorgesehen ist, wobei über das Zeigeinstrument (Z) die vom Bedienelement (BEn) auslösbaren Steuerimpulse auslösbar sind.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerte- und Ansteuerungseinheit (AAE) mindestens ein Verarbeitungsmodul (V1, V2, V3, V4) zur Auswertung der Ausrichtung des Zeigeinstrumentes (Z) aufweist, wobei die Ausrichtung und ein virtueller Auftrittspunkt eines vom Zeigeinstrument (Z) ausgehenden Richtungsvektors auf der Oberfläche des Bedienfeldes ermittelbar sind.
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerte- und Ansteuerungseinheit (AAE) derart ausgestaltet ist, dass der virtuelle Auftrittspunkt des Richtungsvektors zu einem Bedienelement (BEn) zugeordnet wird.
4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Bedienfeld durch eine Bildschirmoberfläche eines Monitors (MN) gebildbar ist, dass die Auswerte- und Ansteuerungseinheit (AAE) und das Bedienelement (BEn) derart ausgebildet sind, dass das Bedienelement jeweils visuell oder akustisch hervorhebbar ist.
5. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schaltelement (AT) vorgesehen ist, wobei von diesem nach Fixierung des Bedienelementes (BEn) ein Auslöseimpuls abgebbar ist und ein Steuerimpuls bestimmungsgemäß ein zu steuerndes Gerät (Gn) ansteuert.
6. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bedienelement (BEn) derart ausgebildet ist, dass die Abgabe des Steuerimpulses anzeigbar ist.
7. Verfahren zur Bedienung von mindestens einem mit Bedienelementen ausgebildeten Bedienfeld (MN) steuerbaren Gerät (Gn), dadurch gekennzeichnet, dass Position und Ausrichtung eines Zeigeinstrumentes (Z) und des Bedienfeldes (BEn) ermittelt und ausgewertet werden und zur Steuerung (Z) von Geräten (Gn) die vom Bedienelement (BEn) auslösbaren Steuerimpulse ausgelöst werden.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, die Ausrichtung und ein virtueller Auftrittspunkt eines von dem Zeigeinstrument ausgehenden Richtvektors auf der Oberfläche des Bedienfeldes ermittelt werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der virtuelle Auftrittspunkt zu einem Bedienelement (BEn) zugeordnet wird.
10. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Bedienelement (BEn) nach Auswahl jeweils visuell oder akustisch hervorgehoben wird.
11. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgabe des Steuerimpulses angezeigt wird.