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Die Erfindung betrifft ein medizinisches Gerät, sowie ein Verfahren zur Steuerung einer Bewegung des mobilen medizinischen Geräts.
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Im medizinischen Umfeld werden neben stationären Geräten zunehmend auch mobile medizinische Geräte eingesetzt. Diese mobilen medizinischen Geräte sind typischerweise bewegbar und/oder fahrbar ausgebildet. Solche mobilen medizinischen Geräte können nach Bedarf an verschiedenen Orten eingesetzt werden oder bei Nichtgebrauch temporär aus ihrem Arbeitsumfeld entfernt werden und an einem geeigneten Ort geparkt werden.
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Beispielsweise werden für den Transport von Patienten im Klinikbetrieb, möglicherweise zu einer Untersuchung mittels eines medizinischen Bildgebungsgeräts, mobile Patientenlagerungsvorrichtungen eingesetzt. Die Patientenliegen der medizinischen Bildgebungsgeräte selbst können mobil ausgebildet sein, wodurch der Arbeitsablauf vereinfacht werden kann. Weiterhin können medizinische Bildgebungsgeräte mobil ausgebildet sein, wobei insbesondere die Gantry des medizinischen Bildgebungsgeräts mobil ausgebildet ist. Weiterhin sind mobile Röntgensysteme, mobile Befundungsstationen, mobile Geräte für die Intensivmedizin oder mobile Robotersysteme für medizinische Anwendungen bekannt.
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Aus der
WO 2014/052147 A2 ist eine selbstfahrende Patientenlagerungsvorrichtung bekannt.
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Aus der
DE 295 18 502 U1 ist ein führerloses Transportsystem, welches mit einem Krankenbett nachgerüstet werden kann, bekannt.
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Aus der
WO 2005/041837 A2 ist eine Patientenlagerungsvorrichtung mit einer Steuervorrichtung für ein Bedienpersonal bekannt.
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Aus der
DE 103 36 303 A1 ist ein Verfahren zum automatischen Transport einer medizinischen Vorrichtung bekannt.
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Aus der
DE 10 2012 213 202 A1 ist eine Einrichtung zur Spurführung eines motorgetriebenen Patiententisches bekannt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine verbesserte Steuerung für die Bewegung eines medizinischen Geräts anzugeben. Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Die Erfindung geht aus von einem medizinischen Gerät, welches ein Fahrwerk und eine Steuerungsvorrichtung umfasst, wobei
- – das medizinische Gerät mittels des Fahrwerks zu einer Bewegung in zumindest zwei Raumrichtungen auf einer Fahrebene und zu einer Drehbewegung um eine Drehachse, welche senkrecht auf der Fahrebene steht, ausgebildet ist und
- – die Steuerungsvorrichtung zur Steuerung des Fahrwerks ausgebildet ist.
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Das Fahrwerk kann zumindest ein Fahrmittel, beispielsweise zumindest eine möglichst leichtgängige Rolle und/oder zumindest ein Rad, umfassen. Die Bewegung des medizinischen Geräts kann von einem Bedienpersonal gesteuert werden, wobei das Fahrwerk motorisch unterstützt ausgebildet sein kann. Das Fahrwerk ist vorteilhafterweise als omnidirektionales Fahrwerk ausgebildet. Das heißt, dass das Fahrwerk eine Bewegung des medizinischen Geräts in jeder beliebigen Richtung auf der Fahrebene ermöglichen kann. Insbesondere ist dabei für eine Richtungsänderung der Bewegung des medizinischen Geräts keine Drehung des medizinischen Geräts erforderlich. Die Richtungsänderung des medizinischen Geräts kann somit direkt erfolgen. Das Fahrwerk, insbesondere die Fahrmittel des Fahrwerks, kann also seine Orientierung auf der Fahrebene in jede beliebige Richtung verändern. Gleichzeitig ist es vorteilhaft, dass die Position der Drehachse bezüglich des medizinischen Geräts beliebig festgelegt werden kann. Die Drehachse bewegt sich dabei typischerweise mit dem medizinischem Gerät mit. Die Drehachse behält vorzugsweise ohne Einwirkung von außen ihre Position bezüglich des medizinischen Geräts bei. Die Fahrebene ist dabei insbesondere anhand des Bodens, auf welchem das medizinische Gerät bewegt wird, vorgegeben.
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Die Steuerungsvorrichtung ist insbesondere derart auf das Fahrwerk abgestimmt, dass es die Steuerung des Fahrwerks, insbesondere des omnidirektionalen Fahrwerks, ermöglicht. Dafür kann die Steuerungsvorrichtung gleichzeitig zumindest zwei, vorzugsweise alle, Rollen des Fahrwerks, beispielsweise für eine Drehung des medizinischen Geräts auf der Fahrebene, ansteuern. Somit ist die Steuerungsvorrichtung vorteilhafterweise derart auf das Fahrwerk abgestimmt, dass die Steuerungsvorrichtung besonders einfach die Bewegung des medizinischen Geräts in zumindest zwei Raumrichtungen auf der Fahrebene und/oder eine Drehbewegung des medizinischen Geräts um die Drehachse ermöglicht. Die Steuerungsvorrichtung kann dabei automatisch ausgebildet sein und somit eine automatische Steuerung des Fahrwerks ermöglichen. Die Steuerungsvorrichtung kann auch manuell ausgebildet sein, wobei dann insbesondere einem Bedienpersonal die Steuerung des Fahrwerks mittels der Steuerungsvorrichtung ermöglicht wird. Vorteilhafterweise ist die Steuerungsvorrichtung gleichzeitig automatisch und manuell ausgebildet, so dass eine manuelle Steuerung des Fahrwerks mittels der Steuerungsvorrichtung einer automatischen Steuerung des Fahrwerks überlagert wird. Die Steuerungsvorrichtung ist insbesondere dazu ausgebildet Steuerungssignale an das Fahrwerk, möglicherweise an einen das Fahrwerk antreibenden Motor, zu senden. Die Steuerungsvorrichtung ist weiterhin vorteilhafterweise dazu ausgebildet Steuerungssignale von einem Bedienpersonal, insbesondere über eine Schnittstelle, zu erhalten.
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Das vorgeschlagene Fahrwerk für das medizinische Gerät ermöglicht zusammen mit der auf das Fahrwerk abgestimmten Steuerungsvorrichtung eine vorteilhafte Bewegung des medizinischen Geräts. Insbesondere ermöglicht das Fahrwerk besonders einfach die Bewegung des medizinischen Geräts in mehreren Raumrichtungen auf der Fahrebene und eine Drehbewegung des medizinischen Geräts um die Drehachse. Das medizinische Gerät kann somit besonders einfach, insbesondere auch unter beengten Raumverhältnissen, manövriert werden. Auch kann das medizinische Gerät besonders vielseitige Bewegungen auf der Fahrebene ausführen und beispielsweise schnell mit der gewünschten Orientierung an eine Zielposition fahren. Die Steuerungsvorrichtung kann dabei eine intuitive Steuerung des Fahrwerks ermöglichen. Somit kann eine Steigerung der Effizienz der Arbeitsabläufe in einer Klinik erreicht werden, da mobile medizinische Geräte schneller an ihre jeweiligen Einsatzorte bewegt werden können.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass das Fahrwerk zumindest zwei omnidirektionale Räder umfasst. Vorteilhafterweise umfasst das Fahrwerk vier omnidirektionale Räder. Omnidirektionale Räder weisen typischerweise Satelliten-Rollen, insbesondere in unterschiedlichen Orientierungen und/oder Anordnungen auf. Die Satelliten-Rollen können als Kugelrollen ausgebildet sein. Omnidirektionale Räder können auf ihrem Umfang mehrere drehbare Rollen aufweisen, welche einen Winkel, insbesondere von 45 Grad, zur Achse des omnidirektionalen Rads aufweisen. Üblicherweise sind dann die zumindest zwei omnidirektionalen Räder an entgegengesetzten Seiten des medizinischen Geräts angeordnet. Die entgegengesetzt positionierten omnidirektionalen Räder sind dann vorteilhafterweise axial nebeneinander, insbesondere auf einer Achsenlinie, angeordnet. Gleichzeitig weisen die entgegengesetzt positionierten omnidirektionalen Räder vorteilhafterweise eine entgegengesetzte Orientierung der Rollenwinkel auf. Damit fahren die entgegengesetzten omnidirektionalen Räder bei synchroner Drehzahl wie herkömmliche Räder vorwärts oder rückwärts, insbesondere senkrecht zur Achsenlinie. Fahren die entgegengesetzten omnidirektionalen Räder mit einer unterschiedlichen Drehzahl, so erfolgt die Fahrt je nach Ausbildung der Differenzdrehzahl nach links oder rechts in Richtung der Achsenlinie orientiert. Somit bilden omnidirektionale Räder, insbesondere zwei Paare mit jeweils zwei entgegengesetzt positionierten omnidirektionalen Rädern, ein vorteilhaftes omnidirektionales Fahrwerk für ein medizinisches Gerät. Mittels Anpassung der Drehzahlsteuerung der omnidirektionalen Räder, insbesondere mittels der Steuerungsvorrichtung, kann das Fahrwerk in jede beliebige Richtung auf der Fahrebene fahren und/oder seine Orientierung in jede beliebige Richtung auf der Fahrebene verändern. Ebenfalls ermöglicht der Einsatz von omnidirektionalen Rädern eine besonders einfache Drehbewegung des medizinischen Geräts um die Drehachse. Die omnidirektionalen Räder können dabei elektrisch angetrieben werden, wobei die Steuerungsvorrichtung Signale an die elektrischen Antriebe der omnidirektionalen Räder zur Veränderung der Drehzahl der omnidirektionalen Räder und somit zur Veränderung der Fahrrichtung des medizinischen Geräts senden kann. Die beschriebenen omnidirektionalen Räder werden insbesondere auch Mecanum-Räder genannt. Selbstverständlich können auch weitere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende, omnidirektionale Räder eingesetzt werden.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Steuerungsvorrichtung zumindest ein Bedienelement umfasst, welches zur Steuerung des Fahrwerks ausgebildet ist und zur Bedienung durch das Bedienpersonal vorgesehen ist. Vorzugsweise ist die Steuerungsvorrichtung zusammen mit dem Bedienelement derart ausgebildet, dass eine Bewegung des Bedienelements durch das Bedienpersonal in eine Richtung zu einer Bewegung des Fahrwerks in die Richtung der Bewegung des Bedienelements führt. Dafür wird insbesondere die Bewegung des Bedienelements von der Steuerungsvorrichtung erfasst und verarbeitet, wobei dann die Steuerungsvorrichtung das Fahrwerk anhand der erfassten und verarbeiteten Bewegung des Bedienelements steuert. So kann das Bedienelement beispielsweise als Steuerknüppel und/oder Joystick ausgebildet sein, wobei der Steuerknüppel eine Auslenkung in zumindest zwei Raumrichtungen ermöglicht. Die Auslenkung des Steuerknüppels kann dann zu einer Bewegung des Fahrwerks in die entsprechende Raumrichtung auf der Fahrebene führen. Alternativ oder zusätzlich kann das Bedienelement auch als Drehgriff oder ein weiteres, dem Fachmann als sinnvoll erscheinendes Bedienelement, ausgebildet sein. Die Bewegung des Bedienelements weist somit vorteilhafterweise zumindest zwei Freiheitsgrade auf, welche auf die zumindest zwei Raumrichtungen der Bewegung des medizinischen Geräts abgestimmt sind. Wird ein omnidirektionales Fahrwerk zur Bewegung des medizinischen Geräts eingesetzt, so ist vorteilhafterweise das Bedienelement ebenfalls in beliebige Raumrichtungen parallel zur Fahrebene bewegbar. Das Bedienelement ermöglicht somit vorteilhafterweise eine intuitive und interaktive Steuerung des Fahrwerks. Die Steuerungsvorrichtung kann auch mehrere Bedienelemente, insbesondere an unterschiedlichen Positionen des medizinischen Geräts, aufweisen. Beispielsweise kann an zwei entgegengesetzten Seiten des medizinischen Geräts jeweils ein Bedienelement angebracht sein.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass das zumindest eine Bedienelement eine Längsachse aufweist und zu einer Bedienelement-Drehbewegung um die Längsachse des zumindest einen Bedienelements ausgebildet ist, wobei die Steuerungsvorrichtung dazu ausgebildet ist, anhand der Bedienelement-Drehbewegung eine Drehbewegung des medizinischen Geräts um die Drehachse zu veranlassen. Somit kann eine Drehbewegung des medizinischen Geräts, insbesondere des Fahrwerks des medizinischen Geräts, durch eine Bedienelement-Drehbewegung, ein Drehen des Bedienelements, ausgelöst werden. Vorteilhafterweise kann die Drehachse dabei, beispielsweise wie im folgenden Absatz beschrieben, vom Bedienpersonal oder automatisch eingestellt und/oder verändert werden. Die Drehbewegung des medizinischen Geräts um die Drehachse wird dann vorteilhafterweise um die derzeit ausgewählte Drehachse ausgeführt. Die Umsetzung der Bedienelement-Drehbewegung auf eine Drehbewegung des Fahrwerks ermöglicht dem Bedienpersonal eine besonders intuitive und einfache Steuerung des medizinischen Geräts. Ebenfalls ist eine Kurvenfahrt des medizinischen Geräts möglich, indem eine lineare Bewegung des Bedienelements mit einer Bedienelement-Drehbewegung überlagert wird. Alternativ kann auch ein Betriebsmodus aktiviert werden, in welchem eine lineare Bewegung des Bedienelements, welche insbesondere von der aktuellen Fahrtrichtung des medizinischen Geräts abweicht, als eine Tangentialbewegung um die Drehachse interpretiert wird und eine Rotation des Fahrwerks um die Drehachse auslöst.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das zumindest eine Bedienelement zu einer vertikalen Bedienelement-Bewegung senkrecht zur Fahrebene ausgebildet ist, wobei die Steuerungsvorrichtung dazu ausgebildet ist, anhand der vertikalen Bedienelement-Bewegung des zumindest einen Bedienelements eine Verschiebung der Drehachse des medizinischen Geräts zu veranlassen. Die vertikale Bedienelement-Bewegung kann dabei entlang der Längsachse des Bedienelements erfolgen. Somit kann die Drehachse vom Bedienpersonal besonders intuitiv eingestellt und/oder verändert werden. Weiterhin werden die möglichen Freiheitsgrade des Bedienelements optimal ausgenutzt. Die Drehachse wird dabei typischerweise auf der Fahrebene verschoben. Die Drehachse wird dabei vorzugsweise in Bezug auf das medizinische Gerät verschoben. Die Drehachse kann somit vorteilhaft an eine Kurvensituation angepasst werden.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass das zumindest eine Bedienelement ein berührungsloses Bedienelement umfasst. Beispielsweise kann das berührungslose Bedienelement eine Bewegung des Bedienpersonals, beispielsweise eine Geste und/oder eine Handbewegung, erfassen. Dann kann das berührungslose Bedienelement die erfasste Bewegung verarbeiten, wobei dann die Steuerungsvorrichtung anhand der erfassten Bewegung das Fahrwerk steuert. Beispielsweise kann eine Handbewegung des Bedienpersonals nach links eine Bewegung des mobilen medizinischen Geräts nach links bewirken. Das berührungslose Bedienelement kann dafür eine Kamera umfassen, welche am mobilen medizinischen Gerät angebracht ist. Die Kamera kann zum Erfassen von zweidimensionalen und/oder dreidimensionalen Bildern ausgebildet sein. Das berührungslose Bedienelement ermöglicht somit eine besonders intuitive Steuerung des, insbesondere omnidirektionalen, Fahrwerks des medizinischen Geräts.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass das zumindest eine Bedienelement einen Kraftsensor umfasst, wobei die Steuerungsvorrichtung anhand einer auf das zumindest eine Bedienelement einwirkenden und mittels des Kraftsensors gemessenen Kraft das Fahrwerk steuert. Dafür ist der Kraftsensor zum Messen der von außen auf das Bedienelement einwirkenden Kraft ausgebildet. Dementsprechend kann eine vorteilhafte Positionierung des Kraftsensors, beispielsweise an dem Bedienelement oder innerhalb des Bedienelements, zum Erfassen der Kraft erfolgen. Insbesondere wird die Kraft dabei vom Bedienpersonal, insbesondere beim Bewegen des medizinischen Geräts mittels des Bedienelements, ausgeübt. Die Kraft kann beispielsweise ein vom Bedienpersonal ausgeübter Schub oder Zug auf das Bedienelement sein. Alternativ oder zusätzlich kann das zumindest eine Bedienelement auch einen Drehmomentsensor umfassen, wobei die Steuerungsvorrichtung zum Erfassen eines auf das zumindest eine Bedienelement einwirkenden und mittels des Drehmomentsensors gemessenen Drehmoments ausgebildet ist. Die Steuerungsvorrichtung steuert dann anhand des erfassten Drehmoments eine Drehbewegung des Fahrwerks. Das Bedienelement kann auch weitere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende, Sensoren umfassen. Die Steuerungsvorrichtung kann das Fahrwerk anhand einer Bewegungsgleichung mit einer, insbesondere virtuellen, Masse und/oder Reibung des zu bewegenden Objekts, steuern. Weiterhin kann die Steuerungsvorrichtung die Richtung der erfassten Kraft und/oder des gemessenen Drehmoments berücksichtigen. Somit können die vom Bedienpersonal auf das Bedienelement ausgeübten Kräfte und/oder Drehmomente direkt erfasst werden, wobei anhand der erfassten Kräfte und/oder Drehmomente die Steuerungsvorrichtung die entsprechende Fahrbewegung des medizinischen Geräts steuern kann. Somit wird dem Bedienpersonal eine besonders intuitive Steuerung der Bewegung des medizinischen Geräts ermöglicht. Vorteilhafterweise können ruckartige vom Bedienpersonal auf das Bedienelement ausgeübte Kräfte geglättet werden, so dass das medizinische Gerät eine ruckfreie Bewegung ausführt.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass das medizinische Gerät eine Sensoreinheit mit zumindest einem Sensor umfasst, wobei die Steuerungsvorrichtung anhand von Signalen, welche von dem zumindest einen Sensor der Sensoreinheit erfasst werden, das Fahrwerk steuert. Insbesondere steuert die Steuerungsvorrichtung das Fahrwerk automatisch anhand der erfassten Signale. Die Sensoreinheit kann einen oder mehrere Sensoren umfassen. Ein einzelner Sensor der Sensoreinheit kann als zweidimensionaler optischer Sensor, dreidimensionaler optischer Sensor, Lasermesssensor, akustischer Sensor, Magnetfeldsensor, elektrischer Feldsensor, Induktionssensor, Funkwellensensor oder als weiterer, dem Fachmann als sinnvoll erscheinender, Sensor ausgebildet sein. Die Sensoreinheit kann mehrere verschiedene einzelne Sensoren, insbesondere in einer wie auch immer gearteten Kombination, umfassen. Dabei ist die Steuerung der Bewegung des medizinischen Geräts anhand der erfassten Signale besonders vorteilhaft in Kombination mit dem, insbesondere omnidirektionalen, Fahrwerk einsetzbar. Die besonders einfachen Richtungswechsel und/oder Wechsel der Ausrichtung des medizinischen Geräts bieten dem medizinischen Gerät eine besonders vorteilhafte Möglichkeit, dem mittels der erfassten Signale vorgegebenen Bewegungspfad zu folgen.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Sensoreinheit zumindest einen Umgebungssensor umfasst, welcher zum Erfassen von Signalen von einer räumlichen Umgebung des medizinischen Geräts ausgebildet ist. Anhand der mittels des Umgebungssensors erfassten Informationen über die Umgebung des medizinischen Geräts kann eine Bewegung des medizinischen Geräts mittels der Steuerungsvorrichtung gesteuert werden. Insbesondere ist der Umgebungssensor als optischer Sensor ausgebildet. Vorteilhafterweise ist der Umgebungssensor zum Abtasten der räumlichen Umgebung des medizinischen Geräts ausgebildet. Somit kann der Umgebungssensor die Umgebung des medizinischen Geräts vermessen.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Sensoreinheit zumindest einen Hindernissensor umfasst, welcher zum Erfassen von Signalen von Hindernissen bezüglich der Bewegung des medizinischen Geräts ausgebildet ist. Der Hindernissensor kann als berührungsloser, beispielsweise optischer, oder als taktiler Sensor ausgebildet sein. Hindernisse bezüglich der Bewegung des medizinischen Geräts befinden sich insbesondere im vorgegebenen Bewegungspfad des medizinischen Geräts. Hindernisse können dabei beispielsweise Gegenstände oder Personen sein. Die Steuerungsvorrichtung kann anhand der Signale des Hindernissensors, beispielsweise wenn der Hindernissensor ein Hindernis im Bewegungspfad des medizinischen Geräts feststellt, das Fahrwerk des medizinischen Geräts stoppen oder verlangsamen oder die Bewegung des medizinischen Geräts so einstellen, dass das medizinische Gerät das Hindernis umfährt. Die Steuerungsvorrichtung kann das medizinische Gerät auch einem beweglichen Hindernis entlang des vorgegebenen Pfads folgen lassen, wobei sich die Geschwindigkeit des medizinischen Geräts automatisch an die Geschwindigkeit des beweglichen Hindernisses anpassen kann. Somit ermöglicht der Hindernissensor eine erhöhte Sicherheit bezüglich der Bewegung des medizinischen Geräts.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Steuerungsvorrichtung eine Zielvorgabeeinheit aufweist, welche dem Bedienpersonal die Auswahl eines Fahrziels für das medizinische Gerät ermöglicht, wobei die Steuerungsvorrichtung das medizinische Gerät mittels des Fahrwerks zum ausgewählten Fahrziel bewegt. Die Bewegung des medizinischen Geräts zum ausgewählten Fahrtziel kann anhand der Signale der Sensoren der Sensoreinheit des medizinischen Geräts erfolgen. Die Zielvorgabeeinheit kann dem Bedienpersonal auch eine Auswahl einer gewünschten Ankunftszeit des medizinischen Geräts ermöglichen. Somit kann das medizinische Gerät beispielsweise pünktlich zu einer geplanten medizinischen Untersuchung am richtigen Ort eintreffen.
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Weiterhin geht die Erfindung aus von einem Verfahren, welches zur Steuerung einer Bewegung eines mobilen medizinischen Geräts dient, wobei das medizinische Gerät eine Sensoreinheit mit zumindest einem Sensor und eine Steuerungsvorrichtung umfasst, wobei die Steuerungsvorrichtung anhand von Signalen, welche von dem zumindest einen Sensor der Sensoreinheit erfasst werden, einen Bewegungspfad für die Bewegung des medizinischen Geräts festlegt. Das medizinische Gerät bewegt sich dann insbesondere entlang des Bewegungspfads. Dazu kann die Steuerungsvorrichtung ein, insbesondere omnidirektionales, Fahrwerk des medizinischen Geräts steuern.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass der Bewegungspfad anhand von mittels des zumindest einen Sensors erfassten Spurmarkierungen und/oder Positionsmarken festgelegt wird. Die Sensoren der Sensoreinheit können dazu ausgebildet sein, Spurmarkierungen für eine vorgegebene Bewegungsrichtung des medizinischen Geräts und/oder eine vorgegebene Orientierung des medizinischen Geräts zu erfassen. Die Steuereinheit kann dann das medizinische Gerät anhand der Position der Spurmarkierungen steuern. Die Spurmarkierung kann dabei kontinuierlich im Sinne einer Fahrspur für das medizinische Gerät ausgebildet sein. Alternativ kann die Spurmarkierung auch einzelne diskrete Wegmarken umfassen. Die Wegmarken sind dabei vorteilhafterweise für die Steuerungsvorrichtung identifizierbar ausgebildet und weisen eine der Steuerungsvorrichtung bekannte Position auf. Die Spurmarkierungen können auch Informationen über die gewünschte Orientierung des Fahrwerks des medizinischen Geräts bereitstellen.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das medizinische Gerät von einer Ausgangsposition zu einer Endposition bewegt wird, wobei während dieser Bewegung mittels des zumindest einen Sensors der Sensoreinheit Musterstrukturen und/oder Positionsmarken, welche sich zufällig in einer Umgebung des medizinischen Geräts befinden, erfasst werden, wobei der Bewegungspfad von der Endposition zurück zur Ausgangsposition anhand der erfassten Musterstrukturen und/oder Positionsmarken festgelegt wird. Dabei können die Musterstrukturen und/oder Positionsmarken mittels eines Umgebungssensors der Sensoreinheit erfasst werden. Musterstrukturen können beispielsweise Muster auf Fußboden, Decke oder Wänden sein. Positionsmarken können beispielsweise Deckenleuchten, Lüftungsöffnungen, Rauchmelder oder dediziert angebrachte Positionsmarken, welche sich in der Umgebung des medizinischen Geräts befinden, sein. Die Steuerungsvorrichtung kann dann anhand der mittels des Umgebungssensors erkannten Musterstrukturen und/oder Positionsmarken einen Verlauf einer relativen Veränderung der Position des medizinischen Geräts und/oder einer Veränderung der Orientierung des Fahrwerks des medizinischen Geräts aufzeichnen. Hierbei müssen die absoluten Positionen der Musterstrukturen und/oder der Positionsmarken nicht bekannt sein. Dabei können Abweichungen der Position des medizinischen Geräts, beispielsweise anhand von Radschlupf oder nicht idealer Geometrie des Fahrwerks des medizinischen Geräts, mittels der Steuerungsvorrichtung automatisch kompensiert werden. Somit ermöglicht der Umgebungssensor das Nachverfolgen einer Bewegung des medizinischen Geräts von einer Ausgangsposition zu einer Endposition, welches dann wieder automatisch eine Bewegung von der Endposition zurück zur Ausgangsposition durchführen kann.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass der Bewegungspfad anhand von mittels des zumindest einen Sensors der Sensoreinheit erfassten räumlichen Konturen festgelegt wird. Dafür ist vorteilhafterweise die Steuerungsvorrichtung zum Erkennen der Konturen ausgebildet. Konturen können dabei beispielsweise Wände sein, anhand derer die Steuerungsvorrichtung das Fahrwerk des medizinischen Geräts derart steuert, dass sich das medizinische Gerät beispielsweise in einem vorgegebenen Abstand zu den Wänden bewegt. Die Orientierung des Fahrwerks des medizinischen Geräts kann dabei von der Steuerungsvorrichtung automatisch an den Verlauf der Konturen angepasst werden. Detektiert die Steuerungsvorrichtung eine Unstetigkeit der Kontur, beispielsweise eine Ecke in einem Flur, so kann die Steuerungsvorrichtung die Orientierung des Fahrwerks des medizinischen Geräts mittels einer Drehbewegung um eine Drehachse an eine neue Richtung anpassen. Wird der automatischen Steuerung der Bewegung des medizinischen Geräts anhand der Konturen eine manuelle Steuerung durch das Bedienpersonal überlagert, so muss das Bedienpersonal nur noch die Geschwindigkeit des medizinischen Geräts einstellen, die Bewegungsrichtung kann automatisch mittels der Steuerungsvorrichtung anhand der erkannten Konturen eingestellt werden.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Steuerungsvorrichtung zumindest ein Bedienelement umfasst wobei ein Eingriff in die Bewegung des medizinischen Geräts mittels des Bedienelements erfolgt. Der Eingriff in die Bewegung des medizinischen Geräts wird insbesondere von einem Bedienpersonal mittels des Bedienelements veranlasst. Insbesondere kann die Bewegung des medizinischen Geräts nach dem Eingriff vom Bewegungspfad abweichen. Somit kann das Bedienpersonal das medizinische Gerät beispielsweise einem Hindernis ausweichen lassen oder das medizinische Gerät auf einen alternativen, insbesondere benachbarten, Bewegungspfad lenken. Auch kann der Eingriff in die Bewegung des medizinischen Geräts eine Geschwindigkeit der Bewegung des medizinischen Geräts regulieren. Die automatische Steuerung der Bewegung des medizinischen Geräts auf dem Bewegungspfad kann somit vorteilhafterweise mit einer manuellen Steuerung der Bewegung des medizinischen Geräts durch das Bedienpersonal mittels des Bedienelements überlagert sein.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass bei einem Abweichen der Bewegung des medizinischen Geräts vom Bewegungspfad aufgrund des Eingriffs in die Bewegung des medizinischen Geräts, die Steuerungsvorrichtung das medizinische Gerät auf den Bewegungspfad zurückführt. Somit ist der Bewegungspfad insbesondere als idealer Bewegungspfad für das medizinische Gerät ausgebildet. Die Steuerungsvorrichtung kann das medizinische Gerät auf den idealen Bewegungspfad umso stärker zurückführen, je weiter das Fahrwerk vom idealen Bewegungspfad abweicht. Somit muss der Benutzer beispielsweise eine größere Kraft auf das Bedienelement aufwenden, um das medizinische Gerät manuell weiter vom idealen Bewegungspfad abweichen zu lassen. Auch kann die Steuerungsvorrichtung eine maximale Abweichung vom idealen Bewegungspfad festlegen, welche nicht überschritten werden kann. Das medizinische Gerät kann auch eine Umschalteinheit aufweisen, welche einem Bedienpersonal ein Umschalten zwischen manueller Steuerung und automatischer Steuerung der Bewegung des medizinischen Geräts ermöglicht. Das automatische Zurückführen des medizinischen Geräts auf den Bewegungspfad ermöglicht, insbesondere in Kombination mit der manuellen Steuerung der Bewegung des medizinischen Geräts, eine besonders einfache, aber trotzdem manuell anpassbare, Steuerung der Bewegung des medizinischen Geräts.
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Merkmale, Vorteile oder alternative Ausführungsformen des erfindungsgemäßen medizinischen Geräts lassen sich entsprechend auf Merkmale, Vorteile oder alternative Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens übertragen. Genauso lassen sich auch Merkmale, Vorteile oder alternative Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens auf Merkmale, Vorteile oder alternative Ausführungsformen des erfindungsgemäßen medizinischen Geräts übertragen.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert.
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Es zeigen:
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1 ein erfindungsgemäßes medizinisches Gerät in einer schematischen Darstellung,
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2 eine manuelle Steuerung einer Bewegung eines medizinischen Geräts mittels zwei Bedienelementen,
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3 eine weitere manuelle Steuerung einer Bewegung eines medizinischen Geräts mittels eines Bedienelements,
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4 eine manuelle Steuerung einer Bewegung eines medizinischen Geräts mittels eines berührungslosen Bedienelements,
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5 eine manuelle Steuerung einer Bewegung eines medizinischen Geräts mittels eines Bedienelements mit einem Kraftsensor,
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6 eine weitere manuelle Steuerung einer Bewegung eines medizinischen Geräts mittels eines Bedienelements mit einem Kraftsensor, welcher zusätzlich als Drehmomentsensor ausgebildet ist,
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7 eine automatische Steuerung einer Bewegung eines medizinischen Geräts anhand von einer kontinuierlichen Spurmarkierung,
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8 eine automatische Steuerung einer Bewegung eines medizinischen Geräts anhand von Positionsmarken,
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9 eine automatische Steuerung einer Bewegung eines medizinischen Geräts von einer Endposition zurück zu einer Ausgangsposition,
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10 eine automatische Steuerung einer Bewegung eines medizinischen Geräts anhand von räumlichen Konturen und
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11 ein automatisches Zurückführen eines medizinischen Geräts auf einen Bewegungspfad nach einem Abweichen des medizinischen Geräts vom Bewegungspfad.
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1 zeigt ein erfindungsgemäßes medizinisches Gerät 40 in einer schematischen Darstellung. Das medizinische Gerät 40 ist im in 1 gezeigten Fall als eine mobile Patientenliege für ein medizinisches Bildgebungsgerät ausgebildet. Dafür weist das gezeigte medizinische Gerät 40 eine Lagerungsfläche 38 für einen nicht dargestellten Patienten auf. Das medizinische Bildgebungsgerät ist beispielsweise ein Magnetresonanzgerät, ein Einzelphotonenemissionstomographie-Gerät (SPECT-Gerät), ein Positronen-Emissions-Tomographie-Gerät (PET-Gerät), ein Computertomograph, ein Ultraschall-Gerät, ein Röntgengerät oder ein als C-Bogen-Gerät ausgebildetes Röntgengerät. Das medizinische Gerät 40 kann auch eine mobile Patientenliege für eine kombinierte medizinische Bildgebungsvorrichtung sein, welche eine beliebige Kombination aus mehreren der genannten Bildgebungsmodalitäten umfasst.
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Alternativ kann das in 1 gezeigte medizinische Gerät 40 auch eine mobile Patientenliege für eine interventionelle Untersuchungsvorrichtung und/oder eine Therapievorrichtung, beispielsweise eine angiographische, kardiologische, nephrologische oder urologische Untersuchungsvorrichtung und/oder Therapievorrichtung sein. Alternativ kann das gezeigte medizinische Gerät 40 auch ein mobiler Operationstisch und/oder ein mobiles Krankenbett sein.
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Selbstverständlich sind auch weitere, nicht in 1 gezeigte, erfindungsgemäße mobile medizinische Geräte 40, welche keine Lagerungsfläche 38 für einen Patienten aufweisen, denkbar. So kann das mobile medizinische Gerät 40 auch eine mobile Gantry für ein medizinisches Bildgebungsgerät sein. Alternativ kann das mobile medizinische Gerät 40 ein mobiles Röntgensystem für eine Radiographie, Fluoroskopie oder Mammographie sein. Auch kann das mobile medizinische Gerät 40 als mobiles C-Bogen Röntgensystem für eine chirurgische, angiographische oder kardiologische Anwendung ausgebildet sein. Weiterhin ist es denkbar, dass das medizinische Gerät 40 eine mobile Befundungsstation und/oder Bedienstation für ein medizinisches Personal ist. Auch kann das medizinische Gerät 40 als ein mobiles Gerät für die Intensivmedizin, beispielsweise als ein mobiles Überwachungsgerät, Beatmungsgerät, Infusionsgerät und/oder Dialysegerät ausgebildet sein. Schließlich kann das medizinische Gerät 40 auch ein mobiles Robotersystem für medizinische Anwendungen sein.
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Das in 1 gezeigte medizinische Gerät 40, die mobile Patientenliege 40, umfasst ein Fahrwerk 41, welches exemplarisch Rollenelemente, im gezeigten Fall vier omnidirektionale Räder 43 umfasst. Die Patientenliege 40 ist mittels des Fahrwerks 41 zu einer, insbesondere omnidirektionalen, Bewegung in mehreren Raumrichtungen auf einer Fahrebene 39 und zu einer Drehbewegung um eine Drehachse 46, welche senkrecht auf der Fahrebene 39 steht, ausgebildet.
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Weiterhin umfasst die Patientenliege 40 eine Steuerungsvorrichtung 42. Die Steuerungsvorrichtung 42 ist zur Steuerung des Fahrwerks 41 ausgebildet. Dabei ist die Steuerungsvorrichtung 42 derart auf das Fahrwerk 41 abgestimmt, dass die Steuerungsvorrichtung 42 zur Steuerung der, insbesondere omnidirektionalen, Bewegung der Patientenliege 40 auf der Fahrebene 39 und zur Steuerung der Drehbewegung der Patientenliege 40 um die Drehachse 46 ausgebildet ist.
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Dafür umfasst die Steuerungsvorrichtung 42 ein Bedienelement 44, welches zur Steuerung des Fahrwerks 41 ausgebildet ist und zur Bedienung durch ein Bedienpersonal vorgesehen ist. In 1 ist das Bedienelement 44 lediglich als Griff ausgebildet. Das Bedienpersonal ist weiterhin nicht explizit dargestellt. Es ist lediglich die durch das Bedienpersonal ausgeführte Bewegung 45 des Bedienelements 44 in einer Raumrichtung zur Steuerung der Bewegung der Patientenliege 40 dargestellt. Das Bedienelement 44 ist dabei über die Steuerungsvorrichtung 42 mit dem Fahrwerk 41, insbesondere den omnidirektionalen Rädern 43, verbunden. Die Verbindung zwischen dem Bedienelement und dem Fahrwerk 41 kann dabei mechanisch und/oder elektronisch und/oder hinsichtlich eines Datenaustauschs ausgebildet sein.
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Weiterhin umfasst die gezeigte Patientenliege 40 eine Sensoreinheit mit mehreren Sensoren 47. Die Steuerungsvorrichtung 42 kann anhand von Signalen, welche von zumindest einem Sensor 47 der Sensoreinheit erfasst werden, das Fahrwerk 41 steuern. Diese automatische Steuerung der Bewegung der Patientenliege 40 kann dabei der manuellen Steuerung der Bewegung der Patientenliege 40 durch das Bedienpersonal mittels des Bedienelements 44 überlagert sein. Unter anderem umfasst die Patientenliege 40 einen Umgebungssensor 48, welcher zum Erfassen von Signalen von einer räumlichen Umgebung der Patientenliege 40 ausgebildet ist. Weiterhin umfasst die Patientenliege 40 einen Hindernissensor 49, welcher zum Erfassen von Signalen von Hindernissen bezüglich der Bewegung der Patientenliege 40 ausgebildet ist. Möglichkeiten zur automatischen Steuerung der Bewegung der Patientenliege 40 mittels der von den Sensoren 47 erfassten Signale sind in 7–11 dargestellt.
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Weiterhin wird dem Bedienpersonal eine Vorgabe eines Ziels für die Bewegung der Patientenliege 40 ermöglicht. Dafür umfasst die Steuerungsvorrichtung 42 eine Zielvorgabeeinheit 50, welche einem Bedienpersonal die Auswahl eines Fahrziels für die Patientenliege 40 ermöglicht, wobei die Steuerungsvorrichtung 42 die Patientenliege 40 mittels des Fahrwerks 41 zum ausgewählten Fahrziel bewegt.
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In 2 und 3 ist eine zu 1 alternative Ausgestaltung des medizinischen Geräts 40 dargestellt. Insbesondere ist das medizinische Gerät 40 nun nicht mehr zwingend als Patientenliege 40 ausgebildet. Die nachfolgende Beschreibung beschränkt sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zu dem Ausführungsbeispiel in 1, wobei bezüglich gleich bleibender Bauteile, Merkmale und Funktionen auf die Beschreibung des Ausführungsbeispiels in den 1 verwiesen wird. Im Wesentlichen gleich bleibende Bauteile, Merkmale und Funktionen sind grundsätzlich mit den gleichen Bezugszeichen beziffert.
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2 zeigt eine manuelle Steuerung einer Bewegung eines medizinischen Geräts 40 mittels zwei Bedienelementen 44a, 44b. Generell reicht die Bedienung eines Bedienelements 44a, 44b aus, um das medizinische Gerät 40 zu bewegen. Dem Bedienpersonal steht also frei, eines der Bedienelemente 44a, 44b zur Steuerung des medizinischen Geräts 40 zu verwenden. Im in 2 gezeigten Fall umfasst das medizinische Gerät 40 ein erstes Bedienelement 44a, welches an der Stirnseite des medizinischen Geräts 40 angeordnet ist. Das erste Bedienelement 44a ist als Joystick ausgebildet. Das medizinische Gerät 40 umfasst ein zweites Bedienelement 44b, welches an der Seite des medizinischen Geräts 40 angeordnet ist. Das zweite Bedienelement 44b ist exemplarisch als Führungsstange ausgebildet.
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Beide Bedienelemente 44a, 44b können vom Bedienpersonal entlang einer ersten Bedienelement-Bewegungsrichtung 201a und einer zweiten Bedienelement-Bewegungsrichtung 202a bewegt werden. Die erste Bedienelement-Bewegungsrichtung 201a ist dabei entlang einer Längsrichtung 58 des medizinischen Geräts 40 und die zweite Bedienelement-Bewegungsrichtung 202a senkrecht zur ersten Bedienelement-Bewegungsrichtung 201a und parallel zur Fahrebene 39 ausgerichtet. So entspricht die erste Bedienelement-Bewegungsrichtung 201a einem Kippen des ersten Bedienelements 44a entlang der Längsrichtung 58 des medizinischen Geräts 40, im in 2 gezeigten Fall exemplarisch nach vorne, und die zweite Bedienelement-Bewegungsrichtung 202a einem Kippen des ersten Bedienelements 44a senkrecht zur Längsrichtung 58 des medizinischen Geräts 40 und parallel zur Fahrebene 39, im in 2 gezeigten Fall nach rechts. Weiterhin entspricht die erste Bedienelement-Bewegungsrichtung 201a einem Ziehen des zweiten Bedienelements 44b entlang der Längsrichtung 58 des medizinischen Geräts 40 und die zweite Bedienelement-Bewegungsrichtung 202a einem Ziehen des zweiten Bedienelements 44b senkrecht zur Längsrichtung 58 des medizinischen Geräts 40 und parallel zur Fahrebene 39.
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Die Bedienelemente 44a, 44b sind derart über die Steuerungsvorrichtung 42 mit dem Fahrwerk 41 des medizinischen Geräts 40 verbunden, dass eine Bewegung der Bedienelemente 44a, 44b entlang der ersten Bedienelement-Bewegungsrichtung 201a eine Bewegung des medizinischen Geräts 40 mittels des Fahrwerks 41 entlang einer ersten Geräte-Bewegungsrichtung 201b auslöst. Die erste Bedienelement-Bewegungsrichtung 201a ist dabei parallel zur ersten Geräte-Bewegungsrichtung 201b ausgerichtet. So führt beispielsweise eine Bewegung des Joysticks nach vorne zu einer Bewegung des medizinischen Geräts 40 nach vorne.
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Weiterhin sind die Bedienelemente 44a, 44b derart über die Steuerungsvorrichtung 42 mit dem Fahrwerk 41 des medizinischen Geräts 40 verbunden, dass eine Bewegung der Bedienelemente 44a, 44b entlang der zweiten Bedienelement-Bewegungsrichtung 202a eine Bewegung des medizinischen Geräts 40 mittels des Fahrwerks 41 entlang einer zweiten Geräte-Bewegungsrichtung 202b auslöst. Auch die zweite Bedienelement-Bewegungsrichtung 202a ist dabei parallel zur zweiten Geräte-Bewegungsrichtung 202b ausgerichtet.
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Die Übertragung der Bewegung der Bedienelemente 44a, 44b auf die Bewegung des Fahrwerks 41 des medizinischen Geräts 40 kann dabei mechanisch und/oder elektronisch mittels der Steuerungsvorrichtung 42 erfolgen. Dabei wird vorzugsweise die Bewegungsrichtung der Bedienelemente 44a, 44b elektronisch, hinsichtlich eines Datenaustauschs, an das Fahrwerk 41 übergeben. Die tatsächliche Bewegung des medizinischen Geräts 40, das heißt die Bewegungskraft, wird rein mechanisch auf das Fahrwerk 41 übertragen.
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3 zeigt eine weitere manuelle Steuerung einer Bewegung des medizinischen Geräts 40 aus 2 mittels der Bedienelemente 44a, 44b. Das erste Bedienelement 44a ist in 3 als Joystick abgebildet. Das erste Bedienelement 44a weist eine Längsachse 57 auf. Das erste Bedienelement 44a ist, insbesondere zusätzlich zu der Bedienelement-Bewegung in der ersten Bedienelement-Bewegungsrichtung 201a und der zweiten Bedienelement-Bewegungsrichtung 202a, zu einer Bedienelement-Drehbewegung 204a um die Längsachse 57 des ersten Bedienelements 44a ausgebildet. Die Bedienelement-Drehbewegung wird dabei ebenfalls vom Bedienpersonal ausgeführt. Weiterhin ist das erste Bedienelement 44a zu einer vertikalen Bewegung 203a senkrecht zur Fahrebene 39 ausgebildet. Dies bedeutet im gezeigten Fall, dass das erste Bedienelement 44a entlang seiner Längsachse 57 vom Bedienpersonal gezogen oder gedrückt werden kann.
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Das erste Bedienelement 44a ist derart über die Steuerungsvorrichtung 42 mit dem Fahrwerk 41 des medizinischen Geräts 40 verbunden, dass die Bedienelement-Drehbewegung 204a eine Drehbewegung 204b des medizinischen Geräts 40 mittels des Fahrwerks 41 um die Drehachse 46 bewirkt. Der Drehsinn der einzelnen Rollenelemente, das heißt im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn, der Drehbewegung 204b des medizinischen Geräts 40 entspricht dabei dem Drehsinn der Bedienelement-Drehbewegung 204a.
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Das erste Bedienelement 44a ist weiterhin derart über die Steuerungsvorrichtung 42 mit dem Fahrwerk 41 des medizinischen Geräts 40 verbunden, dass die vertikale Bedienelement-Bewegung 203a des ersten Bedienelements 44a senkrecht zur Fahrebene 39 eine Verschiebung 203b der Drehachse 46 entlang der Längsrichtung 58 des medizinischen Geräts 40 veranlasst. Beispielsweise führt im gezeigten Fall eine vertikale Bewegung 203a des ersten Bedienelements 44a nach oben, entgegengesetzt zur Gewichtskraft des medizinischen Geräts 40, zu einer Verschiebung 203b der Drehachse 46 weg vom Bedienpersonal an das entgegengesetzte Fußende des medizinischen Geräts 40. Führt das medizinische Gerät 40 nach der Verschiebung 203b der Drehachse 46 eine Drehbewegung 204b aus, so erfolgt die Drehbewegung 204b um die momentane verschobene Drehachse 46.
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Die Übertragung der Bewegung des ersten Bedienelements 44a auf die Bewegung des Fahrwerks 41 des medizinischen Geräts 40 kann dabei wiederum mechanisch und/oder elektronisch mittels der Steuerungsvorrichtung 42 erfolgen. Dabei wird vorzugsweise die Drehrichtung des ersten Bedienelements 44a elektronisch, hinsichtlich eines Datenaustauschs, an das Fahrwerk 41 übergeben. Die tatsächliche Drehung des medizinischen Geräts 40, das heißt das Drehmoment, wird rein mechanisch auf das Fahrwerk 41 übertragen.
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Mittels einer Überlagerung der in 2 gezeigten linearen Bewegung der Bedienelemente 44a, 44b und der Bedienelement-Drehbewegung 204a vom ersten Bedienelement 44a von 3 ist eine Kurvenfahrt des medizinischen Geräts 40 mit einem variablen Radius möglich.
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In 4 ist eine zu den 1 bis 3 alternative Ausgestaltung des medizinischen Geräts 40 dargestellt. Die nachfolgende Beschreibung beschränkt sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zu den Ausführungsbeispielen in 1 bis 3, wobei bezüglich gleich bleibender Bauteile, Merkmale und Funktionen auf die Beschreibung der Ausführungsbeispiele in den 1 bis 3 verwiesen wird. Im Wesentlichen gleich bleibende Bauteile, Merkmale und Funktionen sind grundsätzlich mit den gleichen Bezugszeichen beziffert.
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4 zeigt eine manuelle Steuerung einer Bewegung eines medizinischen Geräts 40 mittels eines berührungslosen Bedienelements 51. Im gezeigten Fall erkennt das berührungslose Bedienelement 51 mittels eines optischen Sensors, beispielsweise einer Kamera, Gesten 201a, 202a, 204a, welche von den Händen 45a des Bedienpersonals ausgeführt werden. Die entsprechenden Gesten 201a, 202a, 204a werden wiederum von der Steuerungsvorrichtung 42 in entsprechende Bewegungen 201b, 202b, 204b des Fahrwerks 41 des medizinischen Geräts 40 umgesetzt.
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So führt eine erste Geste 201a entlang der Längsrichtung 58 des medizinischen Geräts 40 zu einer Bewegung des medizinischen Geräts 40 entlang der ersten Geräte-Bewegungsrichtung 201b nach vorne. Eine zweite Geste 202a nach rechts führt zu einer Bewegung des medizinischen Geräts 40 entlang der zweiten Geräte-Bewegungsrichtung 202b senkrecht zur Längsrichtung 58 des medizinischen Geräts 40. Eine dritte Geste 204a, welche einer Drehung der Hand des Bedienpersonals entspricht, wird in eine Drehbewegung 204b des medizinischen Geräts 40 um die Drehachse 46 umgesetzt.
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In den 5 und 6 ist eine zu den 1 bis 4 alternative Ausgestaltung des medizinischen Geräts 40 dargestellt. Die nachfolgende Beschreibung beschränkt sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zu den Ausführungsbeispielen in 1 bis 4, wobei bezüglich gleich bleibender Bauteile, Merkmale und Funktionen auf die Beschreibung der Ausführungsbeispiele in den 1 bis 4 verwiesen wird. Im Wesentlichen gleich bleibende Bauteile, Merkmale und Funktionen sind grundsätzlich mit den gleichen Bezugszeichen beziffert.
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5 zeigt eine manuelle Steuerung einer Bewegung eines medizinischen Geräts 40 mittels eines Bedienelements 44 mit einem Kraftsensor 59. Die Steuerungsvorrichtung 42 steuert dabei anhand einer auf das Bedienelement 44 einwirkenden und mittels des Kraftsensors 59 gemessenen Kraft das Fahrwerk 41. Der Kraftsensor 59 erfasst hierbei eine Richtung einer auf das Bedienelement wirkenden Kraft als auch eine Stärke der auf das Bedienelement einwirkenden Kraft.
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Das Bedienelement 44 ist im gezeigten Fall als Lenkstange ausgebildet. Die Lenkstange ist mit einem Kraftsensor 59 verbunden, wobei der Kraftsensor 59 von der Steuerungsvorrichtung 42 umfasst wird. Die Steuerungsvorrichtung 42 erfasst die auf die Lenkstange vom Bedienpersonal ausgeübte Kraft. Anhand einer Bewegungsgleichung, insbesondere mit virtueller Masse und Reibung des zu bewegenden medizinischen Geräts 40, steuert dann die Steuerungsvorrichtung 42 das Fahrwerk 41.
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Exemplarisch sind wiederum Bewegungen des Bedienelements 44 entlang einer ersten Bedienelement-Bewegungsrichtung 201a und einer zweiten Bedienelement-Bewegungsrichtung 202a dargestellt. Diese führen wieder zu einer Bewegung des medizinischen Geräts 40 entlang der ersten Geräte-Bewegungsrichtung 201b oder der zweiten Geräte-Bewegungsrichtung 202b.
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Dabei können vorteilhafterweise die Größe und Richtung der vom Bedienpersonal auf das Bedienelement 44 ausgeübten Kräfte direkt vom Kraftsensor 59 erfasst werden. Die Steuerungsvorrichtung 42 kann dann anhand der Größe und Richtung der Kräfte die Richtung und Geschwindigkeit der Bewegung des medizinischen Geräts 40 steuern. Eine Änderung der Größe der Kraft kann eine Änderung der Geschwindigkeit der Bewegung des medizinischen Geräts 40 auslösen. Eine Änderung der Kraftrichtung kann eine Änderung der Bewegungsrichtung des medizinischen Geräts 40 auslösen. Dafür umfasst das medizinische Gerät 40 eine nicht dargestellte Motoreinheit, welche ein Antriebsmoment für das Fahrwerk 41 erzeugt.
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Die Lenkstange ist im gezeigten Fall starr mit dem Fahrwerk 41 verbunden, so dass dem Bedienpersonal das intuitive Bediengefühl vermittelt wird, dass das Bedienpersonal die Bewegung des medizinischen Geräts 40 mit eigener Kraft ausführt. Ruckartige Bewegungen der Lenkstange durch das Bedienpersonal können dabei in ruckfreie Fahrbewegungen des medizinischen Geräts 40 umgewandelt werden.
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6 zeigt eine weitere manuelle Steuerung einer Bewegung des medizinischen Geräts 40 mittels des Bedienelements 44 mit dem Kraftsensor 59. Es sind wieder eine Bedienelement-Drehbewegung 204a und eine vertikale Bewegung 203a des Bedienelements 44 gezeigt. Diese bewirken die entsprechende Drehbewegung 204 des medizinischen Geräts 40 um die Drehachse 46 oder die Verschiebung 203b der Drehachse 46 (siehe 3).
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Eine Änderung der Stärke der Bedienelement-Drehbewegung 204a kann eine Änderung der Geschwindigkeit der Drehbewegung 204b des medizinischen Geräts 40 auslösen. Eine Änderung der Richtung der Bedienelement-Drehbewegung 204a kann eine Änderung der Drehrichtung des medizinischen Geräts 40 auslösen.
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Dafür kann der Kraftsensor 59 vorteilhafterweise auch Drehmomente erfassen und somit zusätzlich als Drehmomentsensor ausgebildet sein. Die Drehmomente können von der Steuerungsvorrichtung 42 erfasst werden, wobei dann die Steuerungsvorrichtung 42 die entsprechende Drehbewegung 204b des medizinischen Geräts 40 steuern kann.
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In den 7 bis 11 ist eine zu den 1 bis 6 alternative Ausgestaltung des medizinischen Geräts 40 dargestellt. Die nachfolgende Beschreibung beschränkt sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zu den Ausführungsbeispielen in 1 bis 6, wobei bezüglich gleich bleibender Bauteile, Merkmale und Funktionen auf die Beschreibung der Ausführungsbeispiele in den 1 bis 6 verwiesen wird. Im Wesentlichen gleich bleibende Bauteile, Merkmale und Funktionen sind grundsätzlich mit den gleichen Bezugszeichen beziffert.
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7 bis 11 zeigen jeweils eine spezielle Ausführung einer automatischen Steuerung einer Bewegung eines medizinischen Geräts 40. Das medizinische Gerät 40 ist prinzipiell analog zu der Beschreibung zu den 1 bis 6 ausgebildet.
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Das medizinische Gerät 40 weist jeweils eine Sensoreinheit mit mehreren Sensoren 47, von welchen ein Sensor 47 exemplarisch dargestellt ist, und eine Steuerungsvorrichtung 42 auf. Die Steuerungsvorrichtung 42 legt anhand von Signalen, welche von dem Sensor 47 der Sensoreinheit erfasst werden, einen Bewegungspfad 52 für die Bewegung des medizinischen Geräts 40 fest. Dann steuert die Steuerungsvorrichtung 42 das Fahrwerk 41 des medizinischen Geräts 40 derart, dass das medizinische Gerät 40 sich auf dem festgelegten Bewegungspfad 52 bewegt.
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7 zeigt eine automatische Steuerung einer Bewegung des medizinischen Geräts 40 anhand von einer kontinuierlichen Spurmarkierung 53.
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In 7 ist dafür der Sensor 47 der Sensoreinheit zur Spurerkennung ausgelegt. Mittels des Sensors 47 wird eine kontinuierliche Spurmarkierung 53 erfasst, das heißt abgetastet, und der Bewegungspfad 52 wird anhand der erfassten Spurmarkierung 53 festgelegt. Dafür gibt der Sensor 47 ein erfasstes Spurmarkierungssignal an die Steuerungsvorrichtung 42 weiter. Die Steuerungsvorrichtung 42 steuert dann anhand des erfassten Spurmarkierungssignals das Fahrwerk 41 des medizinischen Geräts 40 derart, dass das medizinische Gerät 40 in seiner Bewegung der Spurmarkierung 53 folgt.
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Die Spurmarkierung 53 kodiert gleichzeitig den Orientierungswinkel des Fahrwerks 41 des medizinischen Geräts 40 relativ zur Längsrichtung 58 des medizinischen Geräts 40. Im gezeigten Fall umfasst die Spurmarkierung 53 Streifen, wobei die Richtung der Streifen die Orientierung des Fahrwerks 41 angibt. Im vorliegenden Fall ist dabei auf dem größten Teil der Strecke die Längsrichtung 58 des medizinischen Geräts 40 entlang des von der kontinuierlichen Spurmarkierung 53 festgelegten Bewegungspfads 52 ausgerichtet. Zum Ende des Bewegungspfads 52 wechseln die Streifen der Spurmarkierung 53 ihre Orientierung, damit das medizinische Gerät 40 einem Endstück 53a der Spurmarkierung mit einer um 90° gedrehten Orientierung des Fahrwerks 41 folgt. Damit erreicht das medizinische Gerät 40 in der korrekten Ausrichtung eine Abstellposition C, beispielsweise in einem Gerätedepot.
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So ist bei Position A und Position B die Längsrichtung 58 des medizinischen Geräts 40 entlang der Spurmarkierung 53 ausgerichtet.
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Hierbei ist es besonders vorteilhaft, dass das Fahrwerk 41 des medizinischen Geräts 40 als omnidirektionales Fahrwerk 41, beispielsweise mit omnidirektionalen Rädern 43, ausgebildet ist. Dadurch kann das medizinische Gerät 40 nämlich besonders einfach den von der Spurmarkierung 53 vorgegebenen Richtungswechseln im Bewegungspfad 52 folgen.
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8 zeigt eine automatische Steuerung einer Bewegung eines medizinischen Geräts 40 anhand von Positionsmarken 54.
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In 8 ist dafür der Sensor 47 der Sensoreinheit zur Erkennung der Positionsmarken 54 ausgelegt. Mittels des Sensors 47 werden die Positionsmarken erfasst und der Bewegungspfad 52 wird anhand der erfassten Positionsmarken 54 festgelegt. Dafür gibt der Sensor 47 ein erfasstes Positionsmarkensignal an die Steuerungsvorrichtung 42 weiter. Die Steuerungsvorrichtung 42 steuert dann anhand des erfassten Positionsmarkensignals das Fahrwerk 41 des medizinischen Geräts 40 derart, dass das medizinische Gerät 40 in seiner Bewegung den Positionsmarken 54 von einer Position A zu einer Position B folgt.
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Der Bewegungspfad 52 ist dabei vorteilhafterweise vorgeplant oder algorithmisch ermittelt worden. Der Bewegungspfad 52 wird dann entlang der Positionsmarken 54 automatisch abgefahren. Auch die Positionsmarken 54 geben dabei eine Information über die Orientierung des Fahrwerks 41.
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Die absoluten Positionen der Positionsmarken 54 und die Orientierung der Positionsmarken 54 sind dabei in einer Speichereinheit der Steuerungsvorrichtung 42 hinterlegt. Somit kann die Steuerungsvorrichtung 42 mittels einer Referenzierung zu einer Positionsmarke 54 stets die aktuelle Lage und Orientierung des medizinischen Geräts 40 bestimmen und somit das medizinische Gerät 40 entlang des vorgegebenen Bewegungspfads 52 führen.
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9 zeigt eine automatische Steuerung einer Bewegung eines medizinischen Geräts 40 von einer Endposition B zurück zu einer Ausgangsposition A.
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Die Ausgangsposition A ist im gezeigten Fall exemplarisch eine Abstellposition des medizinischen Geräts 40, beispielsweise in einem Gerätedepot. Die Endposition B ist im gezeigten Fall exemplarisch ein Einsatzort des medizinischen Geräts 40. Das medizinische Gerät 40 soll somit nach erfolgtem Einsatz an der Endposition B automatisch wieder zurück zur Ausgangsposition A bewegt werden.
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Umgekehrt kann selbstverständlich auch der Fall vorliegen, dass die Ausgangsposition A der Einsatzort ist und die Endposition B die Abstellposition ist. Ein Beispiel für diesen Fall ist der Ansatz eines als mobiles C-Bogen-Röntgensystem ausgebildeten medizinischen Geräts 40 in einem Operationssaal: Am Einsatzort des medizinischen Geräts 40, der Ausgangsposition A, wird eine erste Röntgenaufnahme eines auf einem Operationstisch positionierten Patienten erstellt. Danach wird das medizinische Gerät 40 manuell oder automatisch gesteuert auf eine Parkposition, der Endposition B, gefahren. Damit behindert das medizinische Gerät 40 nicht die Arbeit am Operationstisch. Später kann dann das medizinische Gerät 40 automatisch wieder den vorherigen Einsatzort anfahren und erneut eine zweite Röntgenaufnahme erstellen. Die Bildausschnitte der ersten und zweiten Röntgenaufnahme stimmen dann überein.
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Während der Bewegung des medizinischen Geräts 40 von der Ausgangsposition A zur Endposition B, der Hinfahrt 60, erfasst der Sensor 47 dabei Musterstrukturen 55 und Positionsmarken 54 in einer Umgebung des medizinischen Geräts 40. Bei der Hinfahrt 60 wird die Bewegung des medizinischen Geräts 40 manuell vom Bedienpersonal gesteuert. Der Bewegungspfad 52 von der Endposition B zurück zur Ausgangsposition A wird dann anhand der erfassten Musterstrukturen 55 und Positionsmarken 54 von der Steuerungsvorrichtung 42 festgelegt. Dabei erfasst der Sensor 47 auf dem Bewegungspfad 52 wiederum die Musterstrukturen 55 und Positionsmarken 54.
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Die absolute Position der Musterstrukturen 55 und Positionsmarken 54 muss dabei nicht bekannt sein. Somit kann die Steuerungsvorrichtung 42 den Bewegungspfad 52 des medizinischen Geräts 40 auch anhand von zufällig sich in der Umgebung des medizinischen Geräts 40 befindenden Musterstrukturen 55 und Positionsmarken 54 festlegen. Zufällige Musterstrukturen 55 können dabei beispielsweise Muster auf Fußboden, Decke oder Wänden sein. Zufällige Positionsmarken 54 können dabei beispielsweise Deckenleuchten, Lüftungsöffnungen oder Rauchmelder sein. Selbstverständlich können auch gezielt angebrachte Musterstrukturen 55 und Positionsmarken 54 zur Bestimmung des Bewegungspfads 52 verwendet werden.
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Im in 9 gezeigten Fall ist dabei der Bewegungspfad 52 zurück verschieden von dem Pfad auf der Hinfahrt 60. Dafür ist es sinnvoll, dass auf einer Speichereinheit der Steuerungsvorrichtung 42 Informationen über eine Beschaffenheit der Umgebung des medizinischen Geräts 40, beispielsweise ein Plan der Klinik, gespeichert sind. Der Bewegungspfad 52 zurück kann alternativ auch gleich dem Pfad auf der Hinfahrt 60 sein.
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10 zeigt eine automatische Steuerung einer Bewegung eines medizinischen Geräts 40 anhand von räumlichen Konturen 56.
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In 10 ist dafür der Sensor 47 der Sensoreinheit zur Erkennung der räumlichen Konturen 56, beispielsweise als Umgebungssensor 48, ausgelegt. Mittels des Sensors 47 werden die räumlichen Konturen 56 erfasst, das heißt abgetastet, und der Bewegungspfad 52 wird anhand der erfassten räumlichen Konturen 56 festgelegt. Dafür gibt der Sensor 47 ein erfasstes Kontursignal an die Steuerungsvorrichtung 42 weiter. Die Steuerungsvorrichtung 42 steuert dann anhand des erfassten Kontursignals das Fahrwerk 41 des medizinischen Geräts 40 derart, dass das medizinische Gerät 40 seine Bewegung an die räumlichen Konturen 56 anpasst.
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Im gezeigten Fall sind die räumlichen Konturen 56 die Wände, beispielsweise eines Flurs, welche sich in der Umgebung des medizinischen Geräts 40 befinden. Der Bewegungspfad 52 wird von der Steuerungsvorrichtung 42 derart festgelegt, dass das medizinische Gerät 40 sich mit einem vorgegebenen Abstand, insbesondere einem Mindestabstand, zu den Wänden bewegt. Dabei wird die Orientierung des Fahrwerks 41 automatisch an den Verlauf der räumlichen Konturen 56 angepasst. Die Geschwindigkeit der Bewegung des medizinischen Geräts 40 kann dabei manuell durch das Bedienpersonal oder automatisch vorgegeben werden.
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Im gezeigten Fall liegt eine Unstetigkeit 56a in den räumlichen Konturen 56 vor. Die Unstetigkeit 56a ist als eine Ecke der Wände ausgebildet. Die Orientierung des Fahrwerks 41 wird bei der Unstetigkeit 56a der räumlichen Konturen 56 derart angepasst, dass die Bewegung des medizinischen Geräts 40 in einem gewünschten Abstand zu den Wänden orientiert ist. Auch hier ist wieder der Einsatz des omnidirektionalen Fahrwerks 41 vorteilhaft.
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11 zeigt ein automatisches Zurückführen eines medizinischen Geräts 40 auf einen Bewegungspfad 52 nach einem Abweichen des medizinischen Geräts 40 vom Bewegungspfad 52. Dafür umfasst die Steuerungsvorrichtung 42 zumindest ein Bedienelement 44, welches einem Bedienpersonal einen Eingriff in die Bewegung des medizinischen Geräts 40 ermöglicht.
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Der Sensor 47 kann dabei der Steuerungsvorrichtung 42 ein Signal senden, mittels welchem die Steuerungsvorrichtung 42 erkennt, dass das medizinische Gerät 40 vom Bewegungspfad 52 abgewichen ist. Der Bewegungspfad ist im in 11 gezeigten Fall vorgegeben und der Steuerungsvorrichtung 42 bekannt.
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Das Abweichen des medizinischen Geräts 40 vom Bewegungspfad 52 führt das medizinische Gerät 40 auf einen abweichenden Bewegungspfad 61 und wird im gezeigten Fall durch den manuellen Eingriff des Bedienpersonals, insbesondere mittels eines nicht dargestellten Bedienelements, veranlasst, beispielsweise damit das medizinische Gerät 40 einem Hindernis ausweichen kann. Nachdem der Eingriff des Bedienpersonals beendet ist, führt die Steuerungsvorrichtung 42 automatisch das medizinische Gerät 40 einem Rückführweg 62 folgend vom abweichenden Bewegungspfad 61 zurück auf den Bewegungspfad 52.
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Selbstverständlich kann eine wie auch immer geartete Kombination der in 7–11 dargestellten Sensoren 47 und Möglichkeiten zur automatischen Steuerung des medizinischen Geräts 40 eingesetzt werden.
