DE3815596A1 - Verstellvorrichtung fuer einen operationstisch - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine motorisch betriebene Verstellvorrichtung für einen Operationstisch mit einer Mehrzahl von zusammenwirkenden Teleskop­ elementen.

In der Chirurgie ist der Arbeitsplatz des Chirurgen der Patient selber. Beim Chirurgenhandwerk sind längerdauernde "Arbeiten" am Patienten beinahe schon die Regel, und damit dürfen ergonomische Erwägungen der Arbeitsplatzgestal­ tung immer weniger außer acht gelassen werden. Höchste Anforderungen gelten der Arbeitsposition und damit gleichzeitig der Patientenlagerung, wobei der Patient natürlich nicht kompromißlos der Ergonomiemaximierung ausgesetzt werden darf. Das Eingeständnis ist ein Optimum von Patientenlagerung und Operationsfeldeinstellung in bezug zum Chirurgen. In der Mikrochirurgie, wo außerdem mit Mikroskopen gearbeitet wird und das Operationsfeld noch lagestabiler sein muß, muß nach der Patientenlagerung mittels einer gewünschten Tischtopographie auch eine Operationsfeldverstellung, bspw. um einen Operationspunkt herum, möglich sein, ohne den Patienten neu verlagern zu müssen. Der Patient soll also um einen sogenannten Operationspunkt herum frei bewegt und das Operationsfeld muß außerdem verschoben werden können.

Einrichtungen zu derartigen Verlagerungen sind bekannt. Beispielsweise zeigt die EP-00 86 881 einen Operationstisch für Hals-, Nasen- und Ohren-Mikrochirur­ gie, bei dem eine solche Verlagerung um einen Operationspunkt im Kopfbereich möglich ist. Ermöglicht wird dies mittels eines recht aufwendigen Hebel­ werks, durch welches die auf einer Standsäule schwenkbar befestigte Opera­ tionsliege verschwenkt werden kann. Außer der Hub- und Senkbewegung zur Höhenverstellung ist keine weitere translative Bewegung, bspw. die Opera­ tionsfeldverschiebung in seitlicher Richtung, mehr möglich. Standsäule, Hebelwerk und Liege bilden eine aufeinander abgestimmte Einheit recht massiver Bauart.

Es ist Ziel der Erfindung, eine Verstellvorrichtung von einfacher, leichter und universaler Bauart zu schaffen, auf welche eine beliebige Operations­ liege mit gegebenenfalls eigenem Verstellmechanismus für die Patientenlage­ rung befestigt werden kann und mit welcher Verstellbewegungen um einen Operationspunkt bzw. um ein Operationsfeld und in spezieller Ausführungsform auch Verschiebungen des Operationsfeldes durchgeführt werden können. Mit dieser Verstellvorrichtung soll ein Operationstisch aus der bis anhin grund­ sätzlich einheitlichen Bauart in einen Verstell- und einen Liegenteil funktionell zerlegt werden.

Dieses Ziel wird durch die erfindungsgemäße Vorrichtung erreicht, bei der es möglich ist, nebst Drehbewegungen um drei Raumachsen eines Operationspunk­ tes (Operationsfeldes) diesen auch translativ im Raum zu verschieben. Diese Bewegungen, Rotationen und Translationen, werden mit Hilfe von Teleskopmit­ teln, bspw. motorisch betriebenen Teleskopstützen, bewerkstelligt. Die einander zugeneigten Teleskopmittel sind zu einer Operationslinie so angeordnet, daß ihre Neigungsschnittpunkte in ca. Patientenhöhe ein Achsensystem beschreiben, welches im Raum um ein vorgegebenes Operati­ onsfeld verschwenkbar ist.

Das Prinzip der Vorrichtung und eine bspw. Ausführungsform werden anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine prinzipielle Anordnung der Teleskopelemente zur Verstellung und die Ausbildung eines Tischachsensystems mit einer Operationslinie, auf welcher der Operationspunkt liegt;

Fig. 2 eine von der in Fig. 1 gezeigten Anordnung variierte Anordnung der Teleskopelemente;

Fig. 3 in einer Skizze ein Beispiel einer Lageänderung der Liegefläche in Längsrichtung ohne Lageänderung des Operationspunktes;

Fig. 4 das verallgemeinerte Funktionsschema für eine Antriebseinheit Teleskopelemente, bspw. in der Anordnung nach Fig. 1 (mechanische Lösung);

Fig. 5 eine Wahrheitstabelle für die Antriebseinheit gemäß Fig. 4;

Fig. 6 eine Wahrheitstabelle für die Anordnung der Teleskopelemente gemäß Fig. 2, bei der jedes einzelne Teleskopelement angetrieben ist (elektrische Lösung);

Fig. 7 eine Verstellvorrichtung mit einer zusätzlichen Maßnahme zur Elimination von System- und Falschlauffehlern in der Anordnung der Teleskopelemente gemäß Fig. 1, jedoch auch für die Anwendung der Teleskopelemente gemäß Fig. 2 verwendbar;

Fig. 8 in Realisierung der Lösung gemäß den Fig. 4 und 5 das Beispiel einer mechanischen Antriebseinheit mit mechanischen Zuständen zum Heben/Senken, Rollen und Nicken in beiden Richtungen;

Fig. 9 ein Beispiel einer Anordnung der mechanischen Antriebseinheit gemäß Fig. 8 im Fußteil der Verstellvorrichtung.

In Fig. 1 sind in schematischer Darstellung sechs Teleskopelemente in drei Gruppen A, B, C auf einer Fußfläche F der Verstellvorrichtung angeordnet. Je zwei Elemente sind zueinander so geneigt, daß die Schnittpunkte a, b, c der verlängerten Längsachsen aller drei Gruppen A, B, C eine Ebene E 1 mit einem virtuellen Zweiachssystem u, v′ bilden. Darunter ist eine dazu parallele Ebene E 2 eingezeichnet, in welcher die Befestigungspunkte der Teleskopele­ mente liegen. Die durch den Schnittpunkt a verlaufende u-Achse bildet eine Operationslinie OL, auf welcher der Operationspunkt OP liegt. In diesem Beispiel rechtwinklig zur u-Achse verläuft durch die beiden anderen Schnitt­ punkte b und c eine v′-Achse. Der Kreuzungspunkt der beiden Achsen liegt in der obengenannten Ebene, ist jedoch nicht Kreiselzentrum für die Rotations­ bewegungen. Das Kreiselzentrum liegt im Operationspunkt OP mit den raumfe­ sten Koordinaten x, y, z. Um dieses Zentrum sind folgende Drehungen möglich:
Eine Drehung um die u-Achse, genannt Rollen, kann durch Kippen der v′-Achse herbeigeführt werden; dabei bleibt der Operationspunkt OP lagefest. Eine Drehung um eine Achse quer zur u-Achse, genannt Nicken, muß so ausgeführt werden, daß sich der Operationspunkt nicht verschwenkt, was also eine Drehung um die y-Achse durch den Operationspunkt erfordert. Im weiteren kann dies so gesehen werden: Beim Rollen wird die Nickachse nicht mitbewegt, aber beim Nicken wird die Rollachse mitbewegt, damit sie bei jeder Nickbewegung mit der Operationslinie identisch bleibt. Nach einem Rollen darf nicht um eine schiefstehende, mitbewegte Drehachse rotiert werden, d. h., beim Kippen der v′-Achse, also einem Rollen, bleibt die y-Achse im Operationspunkt OP invariant, kippt also nicht mit. Ein Nicken erfolgt dann mit einer Drehung um die y-Achse und nicht um die (gekippte) schiefstehende, mitbewegte Drehachse.

Es sind nun folgende Lageänderungen bei nahezu lageinvariantem Operations­ punkt möglich: Drehung um die u-Achse (seitliches Kippen, also Rollen), bspw. durch Anheben von b und Absenken von c, wobei a fest bleibt; Drehung um die y-Achse (Längsneigung, also Nicken) durch Anheben (oder Absenken) von b und c um gleiche Längen und Anheben (oder Absenken) von a um in bezug auf b und c verminderte Längen. Eine Drehung um die z-Achse ist nicht nötig und in dieser Vorrichtung auch nicht vorgesehen. Sie wird aus statischen Gründen mittels Maßnahmen sogar verhindert. Dagegen ist für die Einstellung der Lage des Operationspunktes eine Höhenverstellung in z-Richtung nötig. Dies geschieht durch Bewegen aller drei Schnittpunkte a, b, c um gleiche Längen. Ferner sind gewisse Mischformen der oben beschriebenen Grundbewegungen möglich, womit sich praktisch jede beliebige Lage einstellen läßt.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, müssen sich die Teleskopstützen zur Ausführung der Lageänderungen gemeinsam auch aus der Ebene, die sie durch ihre jeweili­ ge Lage einnehmen, herauskippen lassen. Das heißt, daß sich die Teleskop­ stützen in ihrem Fußlager entsprechend bewegen lassen müssen. Dadurch wird die als Fachwerk dienende Verstrebung der Teleskopstützen bei dieser Anordnung durch mechanisches Spiel in ihrer Starrheit etwas vermindert. Die nötige Starrheit wird bspw. durch einen verdrehfesten teleskopischen Doppelkardan herbeigeführt. Auch andere teleskopische Zusatzstreben führen die nötige Starrheit herbei.

Fig. 2 zeigt eine von Fig. 1 variierte Anordnung der Teleskopelemente bzw. der "Tischbeine" in ebenfalls schematischer Darstellung. Diese Tischbeine sind hier bspw. sechs Linearantriebe, realisiert durch je einen spindelge­ triebenen Hubzylinder mit zugeordnetem Motor M 1 bis M 6, angeordnet, wie auch in Fig. 1, in drei Gruppen A, B, C von je zwei Hubzylindern 2 a, b, c. Zur Diskussion der Verstellfunktionen sind in Fig. 2 die Linearantriebe oder Hubzylinder von 21 bis 26 durchnumeriert. Für den Antrieb der Hubzylinder eignen sich Gleichstrommotoren oder Schrittmotoren, wobei für Schrittmotoren eine anspruchsvollere und damit teurere Ansteuerung in Betracht gezogen werden sollte.

Für die nachfolgende Funktionsbeschreibung werden die Linearantriebe oder Hubzylinder anschaulich als Beine bezeichnet. Zur Erzielung der gewünschten Lage dienen grundsätzlich die Einzelbeinbewegung und/oder die Beinpaarbewe­ gung, wobei ein Beinpaar, zwei Beinpaare oder alle drei Beinpaare simultan angetrieben werden können, wie dies im Zusammenhang mit Fig. 1 schon diskutiert wurde. Die einzelnen Bewegungsfälle sehen bei diesem Ausführungs­ beispiel folgendermaßen aus:

Die Längenveränderung eines (beliebigen) einzelnen Beines bewirkt hauptsäch­ lich ein horizontales Drehen um einen mittleren Punkt des Tisches sowie, bei Verkürzung, ein leichtes Neigen des Tisches um beide Achsen gegen das sich verkürzende Bein. Dies ist dann allerdings keine exakte einachsige Rotation. Mit dem wahlweisen Betrieb der sechs Beine sind alle Lageänderungen möglich.

Die Lageänderung eines Beinpaares (Gruppen A, B, C) dreht den Tisch um eine Achse, die durch die beiden gegenüberliegenden Auflagepunkte verläuft. Da die Bewegung des Punktes senkrecht zur Achse ist, kommen keine anderen Bewegungen hinzu.

Bewegungsbeispiele (siehe auch Tabelle Fig. 6):

Rollen um die Tischlängsachse:

Verlängerung der Beine 23 und 24, Verkürzung der Beine 25 und 26. Die Beine 21 und 22 bleiben inaktiv.

Nicken um die Tischquerachse:

Verlängerung (V 1) der Beine 23, 24, 25 und 26 um gleiche Beträge, Verlängerung (V 2) der Beine 21 und 22 um einen geringeren Betrag. Durch Variieren der Verlängerungen im Verhältnis V 1/V 2 läßt sich die Nickachse entlang der Tischlängsachse verschieben. Dies würde in der Wahrheitstabelle gemäß Fig. 6 einen anderen Reduktionsfaktor für die Beine 21 und 22 verlangen.

Heben/Senken:

Längenänderung aller Beine um den gleichen Betrag.

(Horizontales) Schieben in Tisch-Längsrichtung:

Verkürzung der Beine 23 und 26. Die restlichen Beine bleiben inaktiv.

(Horizontales) Schieben in Tisch-Querrichtung:

Verlängerung der Beine 21 und 24, Verkürzung der Beine 22 und 25. Die Beine 23 und 26 bleiben inaktiv.

Die diskutierte Wahrheitstabelle entspricht einer Betriebsvorschrift, die zu jeweils einem dieser Tabelle zugehörigen Betrieb veranlaßt. In diesem Beispiel sind es Bewegungen um einen Operations- oder Kreiselpunkt. Andere Betriebsarten, bspw. als Verstellvorrichtung für einen Zahnarztstuhl, erfordern andere Betriebsvorschriften bzw. andere Wahrheitstabellen.

Fig. 3 zeigt nun in skizzenhafter Darstellung ein Beispiel für eine Lageveränderung durch Nicken, in welcher die Operationsliege in Längsrich­ tung geneigt werden kann, ohne daß der Operationspunkt OP seine Lage ändert. Dies kann notwendig sein, wenn bspw. bei einer Kopfoperation der Körper so weit abgesenkt werden soll, daß die Füße tiefer liegen als der Kopf. Die resultierende Lageänderung soll mit ′ (OP′, OL′, u 1′ etc.) bezeich­ net werden. Somit ist die Operationslinie OL in die Lage einer Operationsli­ nie OL′ zu bringen. Die Zeichnung zeigt, daß dies so geschehen soll, daß OP = OP′ gilt. Damit wird der Liegeteil 33 in den Liegeteil 33′ der neuen Lage gebracht, also von der ursprünglichen u 1-Achse in eine u 1′-Achse. Ein Punkt P des Liegeteils muß für diese Neigung um h-h′ nach unten verschoben werden, um die Lage P′ einzunehmen. Der Abstand d der Operationslinie OL, OL′ zum Liegeteil 33, 33′ bleibt unverändert. Die Achspunktabstände d bleiben unverändert, d. h., es gilt d = d′. Zur Entlastung der Zeichnung sind lediglich die ungefähren Lagen der Teleskopstützengruppen A, B, C einge­ zeichnet.

Es ist nun leicht einsehbar, daß für diese Lageänderung gleichzeitig alle sechs antreibenden Teleskopstützen betätigt werden müssen. Es findet neben der Schrägstellung auch eine Absenkung des Liegeteils 33 statt, das heißt, die sechs Teleskopstützen 2 a, b, c müssen allesamt verkürzt werden, und zwar so: die beiden Gruppen B, C um gleich viel, die Gruppe A um weniger. Das Rollen ist aus Fig. 1 direkt ersichtlich, und das Schieben in horizontaler Richtung (siehe Fig. 2) ist durch gleichmäßiges Bewegen der Beine 23/26 für die Längsrichtung und der Beine 21/24 bzw. 22/25 paarweise in entgegen­ gesetzten Richtungen für die Querrichtung möglich.

Fig. 4 zeigt nun schematisch und verallgemeinert eine Antriebslösung am Beispiel einer mechanischen Antriebseinheit für den gleichzeitigen und gruppenweisen Antrieb der sechs Teleskopstützen (Hubzylinder) ohne horizon­ tales Schieben. Ein Motor M treibt über eine Anzahl verschiedener Getriebe­ stufen G und Kupplungen K die Linearantriebe LA (bspw. Teleskopstützen) an. Für das bis jetzt diskutierte Beispiel besteht ein Linearantrieb LA aus zwei Teleskopstützen 2 a, 2 b oder 2 c, in die Gruppen A, B und C aufgeteilt. Reali­ siert sind fünf Antriebsstränge GA, GA′, GB, GC, GC′, von denen einer, GB, ständig und vier über Kupplungen K 1 bis K 4 mit dem Motor M verbunden sind. Die Antriebstänge GA, GB, GC und GC′ sind gleich übersetzt, ein Antriebs­ strang GA′ ist von den anderen abweichend übersetzt, so daß die Linearan­ triebe der verschiedenen Gruppen gleich bzw. einer davon verschieden schnell bewegt werden können. Die entsprechende Auswahl der Antriebsstränge bzw. deren Kombination geschieht über die Ansteuerung der entsprechenden Kupplun­ gen K 1, K 2, K 3, K 4.

Damit ist diese Antriebslösung für eine elektrische Ansteuerung sehr gut geeignet, da konsequent Gruppen binärer Funktionen bzw. deren Zustände wie Motor M Links-/Rechtslauf, Kupplung Ein/Aus verwendet werden. Die Wahrheits­ tabelle gemäß Fig. 5 zeigt diesen Zusammenhang; es sind drei Bewegungs­ gruppen mit je zwei Funktionen (L/R) aus einer einzigen Bewegungsquelle angetrieben und über vier Kupplungen verknüpft.

Für Heben und Senken des Befestigungsrahmens 3 (siehe Fig. 7) mit dem Liegeteil 33 ohne Neigungsvorgang oder aber Heben und Senken der schon geneigten Liegefläche ohne Veränderung der Neigung müssen alle drei Linearantriebe gleiche Geschwindigkeiten aufweisen. Aktiviert werden somit die Getriebeausgänge GA, GB und GC mit gleicher Übersetzung, und zwar durch Einschalten der Kupplungen K 2 und K 4 und Ausschalten der Kupplungen K 1 und K 3. Damit werden die beiden Teleskopstützen 2 a-GA, die beiden Teleskopstüt­ zen 2 b-GB und die beiden Teleskopstützen 2 c-GC gleich schnell bewegt.

Für asymmetrische Bewegungsvorgänge können verschiedene Geschwindigkeiten beigemischt werden. Beim Bewegungsbeispiel von Fig. 3 (Nicken) werden die Antriebsstränge GA′, GB und GC durch Einkuppeln von K 2 und K 3 verwendet. Die anderen zwei Antriebsstänge sind ausgekuppelt. Die beiden Telesopstützen 2 b-GB und die beiden Teleskopstützen 2 c-GC bewegen sich gleich schnell, die beiden Teleskopstützen 2 a-GA′ verschieden schnell von denen der beiden anderen Gruppen. Auf diese Weise wird eine Nickbewegung durchgeführt.

Zum Neigen in Seitenrichtung (Rollen) werden die beiden Antriebsstränge GB und GC′ benützt und die anderen drei ausgekuppelt, d. h., K 1 = Ein, (K 2, K 3, K 4) = Aus. Damit wird die im Zusammenhang mit Fig. 1 diskutierte Drehbewegung um die u-Achse ausgeführt. Die beiden Teleskopstützen 2 a verändern ihre Position nur insofern, als sie eine Kompensationsbewegung um einen virtuellen Achspunkt ausführen, aber ihre gemeinsame Lage nicht verändern. Die beiden Teleskopstützen 2 b-GB vergrößern ihre Länge mit der Grundgeschwindigkeit, und die beiden Teleskopstützen 2 c-GC′ verkleinern ihre Länge mit derselben Grundgeschwindigkeit, was die gewünschte Rollbewegung herbeiführt. Dies kann natürlich auch anstelle von Getrieben mit Elektro­ motoren, wie noch gezeigt wird, realisiert werden.

Die die Geschwindigkeit der Linearantriebe bestimmende Getriebeabstimmung kann bspw. so aussehen: Grundgeschwindigkeit G; G = GA = GB = GC = GC′ und 0,8*G = GA′. Links/Rechts-Betrieb bewirkt Heben/Senken und/oder Neigen/Zu­ rückneigen. Für die Bewegung um einen invarianten Operationspunkt OP muß lediglich noch die Laufzeit der Linearantriebe gesteuert werden, also das Ein- und Ausschalten.

Fig. 7 zeigt eine Verstellvorrichtung mit einer zusätzlichen Maßnahme zur Elimination von System- und Falschlauffehlern, welche in den Anordnungen der Teleskopelemente gemäß Fig. 1 und 2 noch übrigbleiben. Zur Elimination dieser Fehler ist ein torsionssteifer, teleskopisch verschiebbarer Doppelkar­ dan vorgesehen. Dieser Doppelkardan ist teleskopisch augebildet, damit er den Bewegungen der Teleskopstützen folgen kann. Mit dieser Maßnahme wird eine Drehung um die z-Achse verhindert. Auch andere Arten der Verstrebungen zur Elimination solch einer Drehung sind tauglich.

Die kardanische Aufhängung im Kopfteil der Teleskopsäule besteht aus einem über Drehlager 6 y in der v 3-Achse drehbaren Rahmenteil 4, an welchem quer dazu über Drehlager 5 x in der u 3-Richtung drehbar ein Befestigungsrahmen 3 für den Liegeteil befestigt ist. Auf diese Weise läßt sich der Befestigungs­ rahmen 3 mit der darauf befestigten Liege 33 (nicht dargestellt) in x- und y-Richtung gleichzeitig kippen. Im Fußteil ist eine gleiche kardanische Aufhängung vorgesehen. Der Antrieb für die gewünschten Bewegungen wird über die Teleskopstützen 2 vermittelt, wie dies im Zusammenhang mit den Fig. 1 und 2 schon erläutert wurde. Diese Teleskopstützen sind (in der Anordnung gemäß Fig. 1), in drei Gruppen A, B, C angeordnet, am Fußteil F und am Befestigungsrahmen 3 schwenkbar befestigt. Am Beispiel der Gruppe B mit den beiden Teleskopstützen 2 b sind diese mittels Kugelgelenken 7 b am Befesti­ gungsrahmen 3 und mittels Kardangelenken 8 b am Fußteil F befestigt. Kugelgelenke und Kardangelenke sind deshalb nötig, weil sich der Rahmenteil 3 innerhalb gewisser Grenzen beliebig (außer einer Drehung um die z-Achse) zum Fußteil F bewegen läßt. Damit neigen sich die daran befestigten Teleskopstützen 2 je nach Drehrichtung nach innen oder nach außen. Bei­ spielsweise die in Fig. 1 erwähnte Rollbewegung um die u-Achse, durch Verlängerung der Teleskopstützen 2 b und Verkürzung der Teleskopstützen 2 c, bewirkt, daß sich die Stützengruppe B nach innen und die Stützengruppe C nach außen neigt. Die Stützengruppe A neigt sich nicht, jedoch folgen die beiden Beine der Bewegung. Zu erwähnen ist, daß der Doppelkardan 1 bspw. in eine Verspannung gebracht werden kann, um damit ein evtl. mechanisches Spiel um die z-Achse zu eliminieren.

Im Zusammenhang mit Fig. 1 wurden die geneigte Lage der Teleskopstützen und ihre Kreuzungspunkte a, b, c beschrieben. Fig. 7 zeigt über der u 3-Achse noch einen Teil der Operationslinie OL mit dem Operationspunkt OP eingezeichnet. Die absolute Höhe des Achssystems mit der Operationslinie wird durch die Neigung der Teleskopstützen festgelegt, und der Abstand der Tischachse zu dieser Operationsachslinie ist mit d eingezeichnet.

Fig. 8 zeigt nun die mechanische Realisierung der Antriebslösung gemäß den Fig. 4 und 5. Ein Getriebekasten 50 enthält ein Verteilergetriebe mit drei Getrieeausgängen mit den Achsen oder Wellen 10, 13 und 14, welches von einem Motor M über ein Schneckengetriebe M/M 10; M/M 11; M/M 12 angetrieben ist. Die drei Getriebeausgangswellen 10, 13, 14 führen auf Winkelgetriebe 15, 16 zum Antrieb der Teleskopstützengruppen A, B, C mit je zwei Teleskopstüt­ zen 2 a, 2 b, 2 c. Die sechs Antriebsfunktionen gemäß Tabelle 5 sind über eine Anzahl Kupplungen und Übersetzergetriebe sowie durch die Drehrichtungsum­ kehr des Motors M einstellbar. Die einzelnen Wirkungspfade (Antriebsstränge) im Vergleich zu Fig. 4 sind die folgenden:

• 1. vom Motor M über den Zahn­ kranz M 10 auf die Welle 10 zum Ausgang GB;
• 2. vom Motor M über den Zahnkranz M 11 auf die Welle 11 zur Kupplung K 4 auf die Welle 11′ über ein Zwischenge­ triebe ZA auf die Welle 14 zum Ausgang GA;
• 3. vom Motor M über den Zahnkranz M 11 auf die Welle 11 über ein Zwischengetriebe ZB (zur Übersetzung) auf die Welle 14′ zur Kupplung K 3 auf die Welle 14 zum Ausgang GA′;
• 4. vom Motor M über den Zahnkranz M 12 auf die Welle 12′ zur Kupplung K 2 auf die Welle 12 über ein Zwischengetriebe ZC (zur Übertragung) auf die Welle 13 zum Ausgang GC;
• 5. vom Motor M über den Zahnkranz M 10 zur Kupplung K 1 auf die Welle 13 zum Ausgang GC′.

Durch gezieltes Ein- und Ausschalten der Kupplungen K 1, K 2, K 3 und K 4 werden die gewünschten Wirkungspfade vom Motor zu den Ausgängen ausgewählt, wobei diese Wirkungspfade, wie gesagt, auch verschie­ dene Übersetzungen aufweisen.

Das Einschalten der Kupplung K 1 und das Ausschalten der Kupplungen K 2, K 3 und K 4 bewirken ein Rollen des Befestigungsrahmens 3 und damit des Liegeteils. Die Teleskopstützen der Gruppe B sind mit der Grunddrehzahl in der einen Drehrichtung und die der Gruppe C in der anderen Drehrichtung aktiviert. Die Teleskopstützen der Gruppe A bewegen sich passiv mit, ohne die gemeinsame Höhe zu verändern. Das Einschalten der Kupplungen K 2 und K 4 und das Ausschal­ ten der Kupplungen K 1 und K 3 aktivieren die Welle 10 mit der Grunddrehzahl und über die Zwischengetriebe ZA und ZC die Wellen 13 und 14 mit derselben Grunddrehzahl und bewirken je nach Drehrichtung des Motors M ein Heben oder Senken des Befestigungsrahmens 3. Das Einschalten der Kupplungen K 2 und K 3 und das Ausschalten der Kupplungen K 1 und K 4 aktivieren die Wellen 10 und 13 mit der Grunddrehzahl und die Welle 14 abweichend von der Grunddrehzahl und bewirken ein Nicken des Befestigungsrahmens mit dem Liegeteil, ohne den Operationspunkt aus seiner Lage zu verändern, wie dies im Zusammenhang mit Fig. 3 dargestellt wurde. Es sind natürlich auch andere Kombinationen wählbar, die zu gemischten Bewegungsabläufen führen, die jedoch hier nicht behandelt werden, wobei, wie schon erwähnt, nicht um eine durch Rollen geneigte Achse gekippt werden darf. Nach dem Rollen muß um die invariante Querachse im System des Operationspunktes gekippt werden. Die Kupplungen werden in diesem Fall elektrisch zu- und weggeschaltet. Dabei können auch durch Knopfdruck die Funktionen gemäß Tabelle 5 zusammen ausgelöst werden.

Die gemäß der diskutierten Lösung durchzuführende Ausgestaltung des Getriebekastens, die Anordnung der Getriebeelemente darin und die Wahl der Getriebebauteile sind dem Durchschnittsfachmann geläufig und müssen hier nicht im Detail beschrieben werden. Dargestellt in Fig. 8 sind außer dem Getriebekasten 50 die Verteilergetriebe 15, 16 und eine Gelenkverbindung (Kardangelenk) 20 von den Wellen dieser Verteilergetriebe zu den Teleskop­ stützen (hier im Beispiel zu einer der Teleskopstützen 2 a). Da die Teleskop­ stützen einen feststehenden Fußteil F mit einem beliebig schwenkbaren Befestigungsrahmen verbinden, müssen sie auch die nötigen Freiheitsgrade aufweisen, um innerhalb gegebener Grenzen den gewünschten Bewegungsabläufen zu folgen. Dies wird bspw. mit einem Kugelgelenk erreicht, wobei der Spindelantrieb im Fußbereich vorteilhafterweise mit einer Art Kardan-Gelenk­ verbindung mit Längenausgleich realisiert wird, wie dies mit der Nummer 20 dargestellt ist. Im Bereich des Befestigungsrahmens können Kugelgelenke verwendet werden, da keine Drehung übertragen werden muß wie im Teil des Fußbereiches. Bei der seitlichen Neigung bleiben die Teleskopstützen der Gruppe A inaktiv, aber in ihrer individuellen Lage nicht invariant.

Fig. 9 zeigt schließlich noch den Fußteil F dieser Ausführungsform der Verstellvorrichtung. Innerhalb eines Ständerrahmens 60 ist bspw. mittels Winkeln eine Bodenplatte 61 befestigt, auf welcher der Getriebekasten G mit dem aufgesetzten Antriebsmotor M aufgeschraubt ist. Aus den Winkelgetrieben 15 und 16 ragen die Antriebswellen zum Antrieb der Teleskopstützen hervor. Für die Gruppe C sind die Gelenkverbindungen 20 eingezeichnet. Aufgrund der Anordnung der Teleskopstützen nimmt die Getriebeeinheit ungefähr ³/₄ der Fußrahmeninnenfläche ein. Der Doppelkardan 1, dessen Fußteil mit der Kardanaufhängung - gegenüber der Fig. 7 mit vertauschter Achsfolge - eingezeichnet ist, muß deswegen etwas außerhalb vom Fußteilzentrum angeordnet werden. Durch die doppelte kardanische Aufhängung kann jede Schräglage zwischen Fußteil und Befestigungsrahmen mitgemacht werden. Der Fußteil F, der Befestigungsrahmen 3, dazwischen der Doppelkardan 1 und die zwischen Fußteil und Befestigungsrahmen 3 befestigten, als Linearantriebe wirkenden Teleskopstützen und der diese Teleskopstützen selektiv antreibende Getriebeteil sind die hauptsächlichen Elemente der Verstelleinrichtung gemäß Erfindung dieser Ausführungsform, die speziell gegen Drehung um die z-Achse noch zusätzlich versteift ist.

Die gemäß den Fig. 4 und 5 gezeigte mechanische Realisierung kann, wie schon erwähnt, ebensogut elektrisch mittels bspw. Gleichstrommotoren realisiert werden. Es besteht die Möglichkeit, jede Teleskopstütze 21-26 gemäß Fig. 2 als Linearantrieb mit einem Gleichstrommotor zu versehen (6 Motoren). Es besteht ferner die Möglichkeit, über ein Winkelgetriebe gruppen­ weise jeweils zwei Teleskopstützen ähnlich wie in Fig. 1, aber auch wie in Fig. 2 mit einem gemeinsamen Motor zu betreiben (3 Motoren). Die Steuerung der gewünschten Lageänderungen, herbeiführbar mittels Längenänderung der Teleskopstützen, ist geschwindigkeits- und/oder zeitabhängig. Bei der mechanischen Realisierung werden Wirkungspfade mit gleicher und verschiede­ ner Übersetzung verwendet. Damit sind die Bewegungsgeschwindigkeiten der einzelnen Wirkungspfade fixiert, und die gewünschte Lageänderung wird durch zeitlich gesteuertes Ein- und Ausschalten, bspw. im Handbetrieb, herbeige­ führt. Da im Beispiel der mechanischen Realisierung nur ein einziger Antrieb (1 Motor) verwendt wird, müssen aus dieser Dauergeschwindigkeitsquelle verschiedene Geschwindigkeiten mittels Getriebeübersetzungen abgeleitet werden. Werden dagegen bei einer elektrischen Lösung bspw. 3 Motoren verwendet, so kann jeder Motor nach Bedarf eine vorgegebene Grundgeschwin­ digkeit und eine davon abweichende Verstellgeschwindigkeit annehmen.

Die Verstellvorrichtung gemäß Erfindung ist also nicht von einer mechani­ schen oder elektrischen Realisierung abhängig. Beide Möglichkeiten stehen offen. Die Verstellfunktionen können in Gruppen eingeteilt sein. Jede Gruppe weist vorzugsweise mehrere Zustände im Sinne von 0 und 1 auf, bspw. Ein/Aus, L/R etc. Damit eignet sich zur Steuerung eines Teils der Verstellfunktionen bspw. ein Schaltknüppel (Joystick), der vom Operateur selber bedient werden kann. Auch eine Fußschaltung ist möglich, ebenso eine Rollkugel für feine Verstellvorgänge, bspw. mit dem Fuß gesteuert. Die elektrische Verknüpfung der Funktionen kann an den Beispielen gemäß Tabellen 5 und 6 durchgeführt werden. Die einfachste Art der Funktionssteuerung, bspw. gemäß Tabelle Fig. 6, ist die Bedienung von sechs einzelnen Schaltern. Komfortablere Steuerungen, wie sie bspw. oben erwähnt sind, benötigen einen entsprechend höheren Schaltungsaufwand, der vom Fachmann dieses Gebietes ohne Probleme realisiert werden kann. Mit der Erfindung wird also eine universal anwendba­ re Verstellvorrichtung für alle Arten von Operationstischen geschaffen. Diese Verstellvorrichtung ist, gemessen an solchen üblicher Art, leicht und einfach gebaut und trotzdem fähig, komplizierte Lageänderungen mit einfach­ ster Handhabung auszuführen.

Claims (16)

1. Verstellvorrichtung an einem Operationstisch oder -stuhl, gekennzeichnet durch einen Fußteil (F), beweglich verbunden mit einem Befestigungsrahmen (3) für den Liegeteil des Operationstisches mittels einer Mehrzahl von Linearantrieben (2 a, 2 b, 2 c), die am Fußteil (F) und am Befestigungsrahmen (3) bewegbar befestigt derart angeordnet sind, daß sie Fußteil (F) und Befestigungsrahmen (3) fachwerkartig steif verbinden und daß die Längenänderung der Linearantriebe (2 a, 2 b, 2 c) die Lage des Befestigungsrahmens (3) relativ zum Fußteil (F) einstellbar verändert.

2. Verstellvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen rahmenartigen Fußteil (F, 60) und einen Befestigungsrahmen (3) für die Operationsliege bzw. den -sitz, beide verbunden einerseits mit einem zusätzlichen Mittel (1) zur statischen Verteifung einer Verdrehung um eine Achse (z), die durch den Fußteil (F) und den Befestigungsrahmen (3) verläuft, an dessen einem Ende (4, 5 x, 6 y) der Befestigungsrahmen (3) und am anderen Ende der Fußteil (F) bewegbar befestigt sind, und andererseits mit einer Mehrzahl von Teleskopstützen (2 a, 2 b, 2 c), am Fußteil (F) und am Befestigungsrahmen (3) beweglich befestigt und in Gruppen (A, B, C) aufgeteilt derart angeordnet, daß sie den Fußteil (F) mit dem Befestigungsrahmen (3) fachwerkartig steif miteinander verbinden, derart, daß die durch einen motorischen Antrieb (M, G) hervorgerufene Längenänderung der Teleskopstüt­ zen (2 a, 2 b, 2 c) die Lage des Befestigungsrahmens (3) relativ zum Fußteil (F) einstellbar verändert.

3. Verstellvorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen rahmenartigen Fußteil (F, 60) mit einer darin angeordneten Antriebseinheit (M, G) für die Teleskopstützen und einen Befestigungsrahmen (3) für die Operationsliege bzw. den -sitz, beide verbunden einerseits mit einem torsionssteifen, teleskopisch längenveränderlichen Doppelkardan (1) zur statischen Versteifung einer Verdrehung um eine Achse (z), die durch den Fußteil (F) und den Befestigungsrahmen (3) verläuft, an dessen einem Ende (4, 5 x, 6 y) der Befestigungsrahmen (3) und am anderen Ende der Fußteil (F) bewegbar befestigt sind, und andererseits mit einer Mehrzahl von Teleskopstützen (2 a, 2 b, 2 c), am Fußteil (F) und am Befestigungsrahmen (3) beweglich befestigt und in Gruppen (A, B, C) aufgeteilt derart angeordnet, daß sie den Fußteil (F) mit dem Befestigungsrahmen (3) fachwerkartig steif miteinander verbinden, derart, daß die durch einen motorischen Antrieb (M, G) hervorgerufene Längenänderung der Teleskopstützen (2 a, 2 b, 2 c) die Lage des Befestigungsrahmens (3) relativ zum Fußteil (F) einstellbar verändert.

4. Verstellvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, da jede Gruppe (A, B, C) von Teleskopstützen (2 a, 2 b, 2 c) zwei Teleskopstützen aufweist, die so befestigt sind, daß sie vom Fußteil (F) zum Befestigungsrahmen (3) sich einander zuneigen und die verlängerten Achslinien Schnittpunkte (a, b, c) im Liegenbereich über dem Befestigungsrahmen (3) bilden.

5. Verstellvorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Anordnung der Teleskopstützen (2 a, 2 b, 2 c) derart, daß die Gesamtheit der Schnittpunkte (a, b, c) eine Ebene bildet, in der ein Achssystem (u, v′) liegt mit einer Operationslinie (OL) und einem Operationspunkt (OP) darauf, welcher Operationspunkt (OP) den Kreiselmittelpunkt für die Lageänderungen des Befestigungsrahmens (3) bildet.

6. Verstellvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, gekennzeichnet durch eine mittels einem Motor (M) angetriebene mechani­ sche Antriebseinheit (G) zum Antrieb jeder einzelnen Gruppe (A, B, C) von Teleskopstützen (2 a, 2 b, 2 c), welche eine Mehrzahl von durch Kupplungen (K 1, K 2, K 3, K 4) kuppelbaren Antriebssträngen (GA, GA′, GB, GC, GC′) mit voneinan­ der abweichenden Übersetzungen aufweist.

7. Verstellvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, gekennzeichnet durch Teleskopstützen (2 a, 2 b, 2 c), welche jede einzelne von einem Motor (M 1 bis M 6) angetrieben ist.

8. Verstellvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Gruppe (A, B, C) je ein Antriebsstrang (GA, GB, GC, GC′) mit gleicher Übersetzung zur Beaufschlagung einer gleichen Grundbewegung für die Auf-/Absenkung und Rollbewegungen und mindestens einer Gruppe (A) ein zusätzlicher Antriebsstrang (GA′) mit einer anderen Übersetzung zur Beaufschlagung einer von der Grundbewe­ gung abweichenden Bewegung für die Nickbewegung zugeordnet ist.

9. Verstellvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungen (K 1, K 2, K 3, K 4) der kuppelba­ ren Antriebsstränge für Teleskopstützengruppen (A, B, C) mit dem gemeinsa­ men Motor (M) oder die Motoren (M 1 bis M 6) für den Antrieb einzelner Teleskopstützen (21 bis 26) nach der Vorschrift von Wahrheitstabellen (Fig. 5 oder 6) funktionell miteinander verknüpft sind, um durch dadurch gegebene Längenänderungen der Teleskopstützen Gruppen von Lageänderungen zu erzielen.

10. Verfahren zum Bewegen eines Operationstisches mit einer Ver­ stellvorrichtung gemäß Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch die gleichmäßige Längenveränderung der Linearan­ triebe, einzeln oder paarweise, zur Erzielung von Tischpositionen.

11. Verfahren nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch das Antreiben von Linearantrieben durch Einkuppeln von Getriebegruppen, über welche Linearantriebe paarweise antreibbar sind.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß durch Verlängern und/oder Verkürzen der Linearantriebe ein Rollen um eine Operationslinie parallel zur Tisch­ längsachse, ein Nicken um eine horizontale Nickachse, ein Heben, ein Senken bewirkt wird.

13. Verfahren nach den Ansprüchen 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß durch Verlängern und/oder Verkürzen der Linearantriebe zusätzlich ein Schieben in Längsrichtung und ein Schieben in Querrichtung des Tisches bewirkt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch folgende paarweise Bewegungen von Linearantrieben (bezogen auf die Numerierung der Linearantriebe gemäß Fig. 2):

• - gleichmäßiges Verlängern oder Verkürzen der Antriebe (23, 24) und gleichmäßiges Verkürzen oder Verlängern der Antriebe (25, 26) mit gleichen Bewegungsgeschwindigkeiten zur Bewirkung eines Rollens um eine Achse parallel zur Tischlängsachse;
• - gleichmäßiges Verlängern oder Verkürzen der Antriebe (23, 24, 25, 26) mit gleicher gemeinsamer Bewegungsgeschwindigkeit und ein gleichmäßiges Verlängern oder Verkürzen der Antriebe (21, 22) bei gleicher gemeinsamer, aber langsamer Bewegungsgeschwindigkeit zur Bewirkung eines Nickens um eine horizontale Achse durch den Operationspunkt;
• - gleichmäßiges Verlängern oder Verkürzen der Antriebe (21, 22, 23, 24, 25, 26) mit gleicher gemeinsamer Bewegungsgeschwindigkeit zur Bewirkung eines Hebens oder Senkens der Tischebene.

15. Verfahren nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch folgende paarweise Bewegungen von Linearantrieben (bezogen auf die Bezeichnung der Linearantriebe gemäß Fig. 1):

• - gleichmäßiges Verlängern oder Verkürzen der Antriebe der Gruppen (A, B, C) mit gleicher Bewegungsgeschwindigkeit zur Bewirkung eines Hebens oder Senkens der Tischfläche;
• - gleichmäßiges Verlängern bzw. Verkürzen der Gruppen (B, C) mit gleicher Bewegungsgeschwindigkeit zur Bewirkung eines Rollens um eine Opera­ tionslinie parallel zur Tischlängsachse;
• - gleichmäßiges Verlängern oder Verkürzen der Gruppen (B, C) mit gleicher Bewegungsgeschwindigkeit und gleichmäßiges Verlängern oder Verkürzen der Gruppe (A) mit gleichgerichteter, aber langsamerer Bewegungsge­ schwindigkeit zur Bewirkung eines Nickens um eine horizontale Achse durch den Operationspunkt.

16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen Antrieben oder Antriebsgruppen zur Bewirkung eines Nickens mindestens 10 Prozent beträgt.