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Hintergrund der Erfindung
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Technisches Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und ein Apparat
zum wechselbaren Halten verschiedener medizinischer Vorrichtungen wie
Endoskope, die z. B. in der Nervenchirurgie bei chirurgischen Eingriffen
am Schädel
eingesetzt werden.
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Stand der Technik
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Ein
Apparat zum Halten medizinischer Vorrichtungen (Halteapparat für medizinische
Vorrichtungen) ist bereits bekannt bei dem ein in alle Richtungen
schwenkbarer Arm mit einem Halter versehen ist, der medizinische
Vorrichtungen hält
und mit Gelenken mit eingebauten Bremsen zum wahlweisen Anziehen
und Lösen
der Bewegung durch das des Arms versehen sind. Dieser Halterapparat
für medizinische
Vorrichtungen erlaubt es dem Halter z. B. ein Endoskop so zu halten,
dass das Endoskop so positioniert ist, dass es auf eine gewünschte zu
untersuchende Stelle des Patienten gerichtet ist. In dieser Lage
des Halters sind die Gelenke fest gezogen, um das Gesichtsfeld des
Endoskops vom Verrücken
aus dem zu untersuchenden Bereiche heraus zu hindern. Auf diese
Weise kann sich der Chirurg auf den chirurgischen Eingriff konzentrieren,
ohne durch Einstellungsbedienungen für die Positionierung des Endoskops
abgelenkt zu sein.
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Wie
es in der
japanischen Patentveröffentlichung
(ungeprüft)
Nr. 2002-345831 beschrieben ist, hat der Halterapparat
für eine
medizinische Vorrichtung ein Griffteil, das zur Bewegung des Halters
(d. h. des Endoskops) verwendet wird, wobei das Griffteil nahe dem
Halter angeordnet ist. Das bedeutet, dass zum Anziehen und Lösen der
Bremsen in den Gelenken das Griffteil im wesentlichen rechtwinklig
zu der dem Endoskop zugewiesenen Einführungsachse angeordnet ist
und mit zwei daran angebrachten Betätigungsschaltern versehen ist.
Der Chirurg ergreift das Griffteil und drückt zur gleichen Zeit die beiden
Betätigungsschalter, üblicherweise
mit dem Zeigefinger und dem Mittelfinger. Diese Druckbetätigung erlaubt es
den Bremsen aktiviert zu werden, so dass jedes Gelenk aus der angezogenen
Stellung gelöst
wird. Mit anderen Worten werden in dem Zustand, in dem die beiden
Betätigungsschalter
nicht zur gleichen Zeit (oder zusammen) niedergedrückt werden,
alle Gelenke fühlen
nicht aus der angezogenen bzw. festgelegten Stellung gelöst bzw.
freigegeben. Es ist daher durchaus möglich, dass sich der Chirurg
während eines
chirurgischen Eingriffs über
fehlerhafte Bedienungen zum Lösen
der Bremsen Gedanken macht, so dass sich der Chirurg nicht voll
auf die Operation konzentrieren kann.
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Ferner
ist es bei der Bedienung des Halteapparats für medizinische Vorrichtungen
erforderlich, dass wenn eine Berührung
des Arms durch den Chirurg erfolgt, dies nicht zu einer Bewegung
des Arms führen
darf, wenn die Bremsen in den Gelenken angezogen sind. Um eine solche
Situation zu beherrschen, sollte jede Bremse eine große Bremskraft
erzeugen können.
Wenn dagegen der Arm freigegeben ist, d. h. die Bremsen gelöst sind,
sollte er so ausgebildet sein, dass eine medizinische Vorrichtung
die von dem Apparat gehalten ist, mit einer geringen Bedienungskraft
frei bewegt werden kann. Zieht man ferner Versagen oder andere Störungen der
Gelenke in Betracht, muss die Ausbildung derart sein, dass die Bremsen
eine bestimmte Höhe
der Bremskraft zur Verhinderung der Bewegung des Arms im Falle solchen
Versagens en aushalten.
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Bei
einem Einsatz in der Gehirnchirurgie, z. B., wird der zuvor beschriebene
Halteapparat für
medizinische Vorrichtungen manchmal in Übereinstimmung mit dem Fortschritt
der Operation in einem Operationssaal, in dem verschiedene Geräte um das Krankenbett
angeordnet sind, bewegt. Es ist häufig der Fall, dass die weiteren
Geräte
zusammen mit dem Halteapparat bewegt werden. In einem solchen Fall
kann ein Zusammentreffen des Halteapparats mit anderen Vorrichtungen
dazu führen,
dass die beiden Betätigungsschalter
ohne Absicht zusammen niedergedrückt
werden. So kann z. B. ein Fall auftreten, bei dem einer der Betätigungsschalter
durch eine bestimmte Vorrichtung niedergedrückt wird, während der andere Betätigungsschalter
versehentlich durch eine andere Vorrichtung oder eine an der Gehirnoperation
beteiligte Person niedergedrückt
wird.
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Im
Falle eines chirurgischen Eingriffs unter Verwendung des zuvor beschriebenen
Halteapparats für
medizinische Vorrichtungen mit den beiden Betätigungsschaltern, dem in alle
Richtungen frei beweglichen Arm ausgerüstet mit dem Griffteil, das
eine medizinische Vorrichtung hält,
ist dieser Halterapparat fernerhin mit einem Abdecktuch abgedeckt.
Folglich kann es bei einer Schwenkung der medizinischen Vorrichtung
oder des Arms während
der Operation passieren, dass das Abdecktuch angezogen wird und
beide Bettätigungsschalter
niederdrückt
werden. Zum Beispiel kann es auch geschehen, dass das angezogene
Abdecktuch bewirkt, dass die beiden Betätigungsschalter nacheinander
gedrückt
werden und es so zu der zuvor beschriebenen Situation kommt.
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In
einer solchen Situation, in der die bekannte Konstruktion es keinem
Gelenk erlaubt, aus der angezogenen Stellung gelöst bzw. freigegeben zu werden,
wenn nicht beide Betätigungsschalter
zusammen gedrückt
werden, ist die bekannte Konstruktion nicht länger funktionsfähig. Es
ist deshalb erforderlich, dass der Chirurg ständig auf die Stellungen der
beiden Betätigungsschalter
achtet, was eine zusätzliche
hohe Belastung für
den Chirurgen darstellt.
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Es
ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung ein Verfahren und einen
Apparat zum Halten einer medizinischen Vorrichtung unter Berücksichtigung
der zuvor geschilderten Umstände
anzugeben und insbesondere der bekannten Anordnung, wie sie in der
japanischen Patentveröffentlichung
Nr. 2002-345831 beschrieben ist.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung der zuvor beschriebenen
Umstände gemacht.
Die vorliegende Erfindung schafft einen Apparat zum Halten einer
medizinischen Vorrichtung wie sie im Anspruch 1 und/oder Anspruch
26 angegeben ist, ebenso wie ein Verfahren zum Halten einer medizinischen
Vorrichtung, wie es im Anspruch 28 definiert ist. Die Erfindung
schafft so ein Verfahren und einen Apparat in zum Halten einer medizinischen Vorrichtung,
die die Fähigkeit
hat, Gelenke einer Armeinheit, die die medizinische Vorrichtung
in einer sehr genauen und bequemen Weise hält, wahlweise anzuziehen und
zu lösen,
wobei eine vereinfachte Konstruktion des Apparates dennoch beibehalten wird.
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Mit
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung schafft sie einen Apparat zum Halten
einer medizinischen Vorrichtung, der umfasst: Eine Armeinheit, die
räumlich
frei man Mitteln beweglich ist und eine einzige medizinische Vorrichtung
hält, eine Betätigungseinheit,
die mit mehreren Betätigungsgliedern
versehen ist, die von einer Bedienungsperson bedient wird, um der
Armeinheit eine räumliche Bewegung
zu ermöglichen,
eine Bestimmungseinheit, die bestimmt, ob oder ob nicht die Betätigung der
mehreren Betätigungsglieder
durch die Bedienungsperson zu einem Zustand einer fehlerhaften Bedienung
führt,
der von dem Zustand einer fehlerfreien Bedienung abweicht, bei dem
wenigstens zwei Betätigungsglieder
der Betätigungsglieder
innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne betätigt wurden, und einen Bewegungskontroller,
der in kontrollierter Weise eine räumliche Bewegung der Armeinheit
unterbindet, wenn die Bestimmungseinheit feststellt, dass die Betätigung der
mehreren Betätigungsglieder
dem fehlerhaften Zustand entspricht.
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Um
die Armeinheit, die die medizinische Vorrichtung trägt, zur
Bewegung freizugeben, ist es für die
Bedienungsperson (Operateur, wurde Chirurg) erforderlich, wenigstens
zwei vorgegebene Bedienungsglieder der mehreren Bedienungsglieder,
die an einer Betätigungseinheit
befestigt sind, gleichzeitig zu bedienen. Nur wenn ein Zustand fehlerfreier Bedienung
hergestellt ist, in dem die "wenigstens zwei
Bedienungsglieder" innerhalb
einer vorgegebenen Zeitspanne (z. B. einige wenige Sekunden) betätigt worden
sind, ist es der Bedienungsperson gestattet, die Armeinheit zu bewegen,
so dass die Armeinheit eine räumliche
Bewegung bzw. eine im Raum freie Bewegung der medizinischen Vorrichtung
wie bzw. eines Endoskops nach dem Willen der Bedienungsperson ausführen kann.
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Befindet
sich dagegen die Bedienung der Bedienungsperson im Zustand (nach)
einer fehlerhaften Bedienung, die vom „Zustand (nach) einer fehlerfreien
Bedienung" abweicht,
ist es dem Arm nicht möglich,
sich frei zu bewegen. Mit anderen Worten, ist es der medizinischen
Vorrichtung nicht möglich
im Raum bewegt zu werden, sie kann also nicht nach dem Willen der
Bedienungsperson bewegt werden. Folglich ist die medizinische Vorrichtung
gezwungen ihre angezogene bzw. fixierte Stellung an der gleichen
räumlichen
Position beizubehalten. Der "fehlerhafte
Zustand" umfasst
einen "fehlerhaft
betätigten Zustand", bei dem die Bedienungsperson
nicht die zuvor genannten "wenigstens
zwei Betätigungsglieder" innerhalb einer
vorgegebenen Zeitspanne bedient hat. Ein "zufälligerweise
bzw. unbeabsichtigt betätigter
Zustand" in dem
lediglich ein Teil der zuvor genannten "wenigstens zwei Betätigungsglieder" betätigt wurden
auf, z. B., einen Stoß von
einem Hindernis hin, und ein "Störungszustand", in dem ein Signal aus
einem bedienungstechnischen Fehler der Betätigungsglieder von der Betätigungseinrichtung
ausgegeben wurde, zeigt das Signal eine Situation an, bei dem lediglich
ein Teil der zuvor genannten "wenigstens
zwei Betätigungsglieder" betätigt wurde. Übrigens,
obwohl der Zustand, in der von dem „fehlerfrei betätigten Zustand" abweicht, einen "nicht-betätigten Zustand" umfasst, wurde diese
Zustand von den Erläuterungen
der vorliegenden Erfindung ausgenommen, da ein solcher Zustand sich
nicht länger
auf eine Bewegung der Armeinheit bezieht.
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Vorzugsweise
ist die Armeinheit ausgestattete mit einem Arm mit zwei Enden, von
denen eines an einem festen Abschnitt befestigt ist, mit Gelenken, die
zum Teil in dem Arm vorgesehen sind, mit in den Gelenken angeordneten
Bremsen, wobei es dem Bremsen wahlweise ermöglicht ist, aufgrund eines Steuersignals
wahlweise ermöglicht
ist, angezogen oder gelöst
bzw. freigegeben zu werden, und mit einem Halter, der an dem anderen
Ende des Arms vorgesehen ist und eine medizinische Vorrichtung hält. Die
mehreren Betätigungsglieder
der Betätigungseinheit
sind derart konfiguriert, dass sie die Bremsen in den Gelenken wahlweise
zum Anziehen oder Lösen
ansteuern. Die Bestimmungseinheit ist eine Einheit, die als den
fehlerhaften Zustand einen fehlerhaft betätigten Zustand bestimmt, der
von der fehlerfreien Betätigung
abweicht, und der Bewegungskontroller besteht aus einem Kontroller,
der die Bremsen daran hindert, gelöst zu werden, wenn die Bestimmungseinheit
feststellt, dass die Betätigung
sich in einem fehlerhaft betätigten
Zustand befindet, während
die Bremsen bei fehlerfreier Bedienung gelöst werden.
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Die
Armeinheit ist vorzugsweise ein in mehreren Richtungen bewegbarer
Arm, der aus mehreren Teilen und den Gelenken besteht. Als Beispiel
sei genannt, dass die medizinische Vorrichtung ein Endoskop ist.
Ferner umfassen die Betätigungsglieder z.
B. ein erstes Betätigungsglied
und ein zweites Betätigungsglied.
Die Bestimmungseinheit weist eine Bestimmungseinrichtung auf, die
den fehlerhaft betätigten
Zustand feststellt, wenn ein Zustand festgestellt wird, bei dem
eines der beiden Betätigungsglieder
betätigt
wird und das andere der beiden Betätigungsglieder innerhalb einer
vorgegebenen Zeitspanne nach der Betätigung des einen betätigt wird. Es
ist fernerhin zu bevorzugen, dass der Apparat ein Informationsgerät umfasst,
das die Bedienungsperson über
eine Situation informiert, in der die Armeinheit daran gehindert
ist, bewegt zu werden, und einen Informationskontroller bzw. eine
Informationssteuereinheit, der bzw. die die Bedienungsperson von
der gehinderten Situation über
das Informationsgerät
in den Fällen
unterrichtet, in denen der Bewegungskontroller die Armeinheit daran
gehindert hat, bewegt zu werden.
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Bei
einer anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist ein Apparat zum Halten einer medizinischen
Vorrichtung geschaffen, der die medizinische Vorrichtung im Raum
hält, der
einen elektrischen Antrieb zur Bewegung der medizinischen Vorrichtung
im Raum hat und die an dem Arm befestigt ist, eine mit mehreren
Betätigungsgliedern
ausgestattete Betätigungseinheit,
die von einer Bedienungsperson zur Steuerung der Bewegung der medizinischen
Vorrichtung im Raum betätigt
wird, eine Bestimmungseinheit, die bestimmt, ob oder ob nicht die Betätigung der
mehreren Betätigungsglieder
durch die Bedienungsperson einem fehlerhaften Zustand entspricht,
der von einem Zustand fehlerfreier Bedienung abweicht, bei dem wenigstens
zwei Betätigungsglieder
der Betätigungsglieder
innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne betätigt worden, und ferner einem
elektrischen Betätigungskontroller,
der den elektrischen Antrieb in einer kontrollierten Weise davon
abhält
beziehungsweise daran hindert betätigt zu werden, in Fällen, in
denen durch die Bestimmungseinheit festgestellt wurde, dass sich
die Betätigung
in einem fehlerhaften Zustand befindet. Folglich werden die fehlerhaften
Zustände
(d. h. ein Zustand fehlerhafte Bedienung, ein Zustand unbeabsichtigter
Betätigung
und ein Störzustand)
festgestellt um die Betätigung
des elektrischen Antriebs zu unterbinden, was dazu führt, dass
die medizinische Vorrichtung an einer räumlichen Bewegung gehindert ist.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, ist ein Verfahren zum Halten einer medizinischen
Vorrichtung, die im Raum frei bewegt werden soll, geschaffen, bei
dem die medizinische Vorrichtung an einer Armeinheit gehalten ist,
in dem es einer Bedienungsperson ermöglicht ist, mehrere Betätigungsglieder
zu betätigen,
wobei das Verfahren die nachfolgenden Schritte umfasst: das Bestimmen,
ob oder ob nicht die Betätigung
an den mehreren Betätigungsgliedern
durch die Bedienungsperson einem fehlerhaften Zustand entspricht, der
von einem Zustand fehlerfreier Bedienung abweicht, bei dem wenigstens
zwei Betätigungsglieder der
Betätigungsglieder
innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne betätigt worden sind, und das Verhindern
in einer kontrollierten Weise einer räumlichen Bewegung der Armeinheit
erfolgt, wenn festgestellt worden ist, das die Betätigung der
mehreren Betätigungsglieder
dem fehlerhaften Zustand entspricht. Das Halteverfahren meistert
somit die zuvor genannten fehlerhaften Zustände auf die gleiche Weise wie die
angegebene Vorrichtung.
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Folglich
sind der Halteapparat und das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung
in der Lage, das zuvor angegebene Ziel zu erreichen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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In
den beigefügten
Zeichnungen:
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1 ist
eine perspektivische Ansicht, die eine Konfiguration eines Halteapparates
für eine
medizinische Vorrichtung gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt,
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2 ist
eine Seitenansicht, teilweise geschnitten, die einen Halter darstellt,
der bei dem Halteapparat der ersten Ausführungsform eingesetzt wird.,
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3 ist
ein Blockschaltbild von Hardwareelementen eines Kontrollers (Steuereinheit),
der bei dem Halteapparat der ersten Ausführungsform eingesetzt wird,
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4 ist
ein Funktionsblockschaltbild des Kontrollers, der in dem Halteapparat
der ersten Ausführungsform
eingesetzt ist,
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5 Fließschalbild,
das die Operationen des Kontrollers darstellt,
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6 ist
eine perspektivische Ansicht, die einen Halter darstellt, der in
dem Halteapparat für
eine medizinische Vorrichtung einer zweiten Ausführungsform gemäß der vorliegenden
Erfindung angewendet wird,
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7 ist
ein Fließschaltbild,
das die von dem Kontroller der zweiten Ausführungsform ausgeführten Operationen
zeigt,
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8 ist
eine perspektivische Ansicht, die einen Halteapparat für eine medizinische
Vorrichtung einer dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt,
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9 zeigt
ein Blockschaltbild eines elektrischen Antriebs für das Gesichts- bzw. Blickfeld gemäß der dritten
Ausführungsform,
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10 zeigt
ein Blockschaltbild eines Steuerschaltkreises gemäß der dritten
Ausführungsform, und
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11 ist
eine perspektivische Ansicht, die einen an einen Halteapparat für eine medizinische Vorrichtung
angepassten Halter gemäß einer
Abwandlung der dritten Ausführungsform
darstellt.
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Ausführliche Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsform
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Verschiedene
Ausführungsformen
des Halteapparates für
eine medizinische Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
werden nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
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Erste Ausführungsform
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Unter
Bezugnahme auf die 1 bis 5 wird nun
eine erste Ausführungsform
des Halteapparates für
eine medizinische Vorrichtung beschrieben.
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Wie
in 1 dargestellt, weist der Halteapparat für eine medizinische
Vorrichtung eine Stützbasis 11,
einen in alle Richtungen verschwenkbaren Arm 12, dessen
eines Ende mit der Stützbasis 11 verbunden
ist und einen Halter 13, der am anderen Ende des in alle
Richtungen schwenkbaren Arms 12 befestigt ist, auf.
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Die
Stützbasis 11 ist
abnehmbar an einem Befestigungsteil, wie einem Boden- oder Krankenbett angebracht.
Der in alle Richtungen schwenkbare Arm 12 ist aus drei
Armen 12a bis 12c, mit drei Gelenken 13a bis 13c,
aufgebaut, die am einen Ende des ersten Arms 12a, zwischen
dem ersten Arm 12a und dem zweiten Arm 12b und
zwischen dem zweiten Arm 12b und dem dritten Arm 12c angebracht sind,
und einem Kugelgelenk 14, das am Oberteil des dritten Arms 12c befestigt
ist. Daher sind auf der Stützbasis 11 die
Arme 12a, 12b und 12c in dieser Reihenfolge
miteinander verbunden, sodass die Arme 12a bis 12c schwenkbar
im dreidimensionalen Raum über
die Gelenke 13a, 13b und 13c bewegbar sind.
Zusätzlich
erstreckt sich eine Säule 15 vom
Kugelgelenk 14, das an dem äußersten Arm 12c befestigt
ist, nach unten und ist ein Halter 13, mit dem eine medizinische
Vorrichtung gehalten wird, an der Säule 15 befestigt.
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Das
Kugelgelenk 14 nimmt eine bekannte Fluid-Kupplung 28d,
siehe 3, auf, die ein Fluid, wie Luft, als Druckübertragungsmedium
verwendet. Die Fluid-Kupplung 28d ist elektrisch mit einer
Steuerbox 16, die als Steuereinrichtung ausgebildet ist, und
auf einen Steuerbefehl von der Steuerbox 16 in der Weise
reagiert, dass ein Kupplungsteil (eine nicht dargestellte Bremse)
der Fluid-Kupplung 28d wahlweise zwischen zwei Zuständen gesteuert
wird, nämlich
dem einer eingelegten Kupplung und dem einer nicht-eingelegten Kupplung.
Das Kupplungsteil verbindet sowohl die Säule 15 (d. h. den
Halter 13) und den dritten Arm 12c miteinander.
Wenn sich das Kupplungsteil in seinem eingerückten Zustand befindet, ist
die Säule 15 (der
Halter 13) lagemäßig an dem
dritten Arm 12c festgemacht, d. h. lagemäßig fixiert.
In den Fällen,
in denen sich das Kupplungsteil im nicht-eingerückten Zustand befindet, wird
dagegen die Säule 15 (d.
h. der Halter 13) gegenüber
dem dritten Arm 12c nicht lagemäßig fixiert und kann frei bewegt
werden. Kurzgesagt, reagiert die Fluid-Kupplung 28d auf das Vorhandensein
oder Nicht-Vorhandensein des zuzuführenden Drucks, so dass der
Halter 13 gegenüber
dem Kugelgelenk 14 in der Lage bzw. Stellung fixiert ist
oder aus der am Kugelgelenk 14 fixierten Lage wahlweise
lagegemäß gelöst bzw. freigegeben
ist.
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Der
Halter 13 ist wie gesagt mit dem dritten Arm 12c über das
Kugelgelenk 14 und die Fluid-Kupplung 28d verbunden
und kann bei gelöster
(d. h. freigegebener) Fluid-Kupplung 28d gedreht
und bewegt werden.
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Die
Fluid-Kupplungen 28a bis 28c (siehe 3),
die ein Fluid wie beispielsweise Luft einsetzen, haben jeweils die
gleiche Konstruktion und Funktion und sind jeweils in die Gelenke 13a bis 13c eingebaut
und können
wahlweise zwischen ihrem eingekuppelten oder ausgekuppelten (angezogenen bzw.
gelösten)
Zustand auf ein Steuersignal von der Steuerbox 16 hin umgeschaltet
werden. Die Fluid-Kupplungen 28a bis 28c sind
so ausgebildet, dass das Kupplungsteil aufgrund einer Beaufschlagung mit
Druck gelöst
wird. Auf diese Steuerungsweise ist der erste Arm 12a in
der Lage, entweder einen hinsichtlich der Stellung fixierten Zustand
oder einen hinsichtlich der Stellung freien Zustand gegenüber der
Stützbasis 11,
der zweite Arm 12b gegenüber dem ersten Arm 12a und
der dritte Arm 12c gegenüber dem zweiten Arm 12b einzunehmen.
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Am äußeren Ende
des Halters 13, ist, wie dies in den 1 und 2 dargestellt
ist, ein Endoskop 17 abnehmbar beziehungsweise auswechselbar
angebracht und gehalten, das als eine medizinische Vorrichtung zum
Beobachten und Behandeln des Inneren eines zu beobachtenden Patienten dient.
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Der
Halter ist z. B. als ein annähernd
quaderförmiges
Teil mit einer speziellen Dicke und einem Abschnitt, der rechtwinklig
zu seiner Längsachse
im Querschnitt rechtwinklig ausgebildet ist. Dieser Halter 13,
der durch eine Bedienungsperson ergriffen werden kann, hat daran
Schalter angebracht, die durch den Benutzer betätigt werden können. Die
Größe des etwa
würfelförmigen Teils
wird so ausgebildet, dass es allen Benutzer möglich ist, das Teil gut zu
ergreifen.
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Am
hinteren Ende des Halters 13 ist das eine Ende der zuvor
beschriebenen Säule 15,
während am
stirnseitigen Ende eine durchgehende Aufnahmeöffnung ausgebildet ist. Das
Endoskop 17 wird in die Aufnahmeöffnung in wieder abnehmbarer
Weise eingesetzt.
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Auf
der Ober- und der Unterseite des Halters 13 sind ein erster
Schalter 18 und ein zweiter Schalter 19 vorgesehen,
die als Eingabeteil für
die Erzeugung von Betätigungssignalen
und I. Manchester 100 Rohre dienen und jeweils als Mikroschalter
ausgebildet sind. Die Ober- und Unterseiten sind als nach oben und
nach unten ge richtete Flächen
des Halters definiert, wenn die Bedienungsperson den Halter 13 aus
einer Richtung ergreift, welche das Endoskop 17 nach unten
lenkt, wie dies mit einer gestrichelten Linie W in 2 dargestellt
ist.
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Der
erste Schalter 18 und der zweite Schalter 19 sind
so ausgebildet, dass sie Schaltsignale an die Steuerbox 16 jeweils über Leitungsdrähte abgeben,
die mit der Steuerbox 16 verbunden sind. Später wird
beschrieben, dass die Steuerbox 16 eine Ausbildung hat,
die die Schaltersignale zur Erzeugung von Steuersignalen verwenden,
welche die durch die Schaltersignale angegebenen Zustände wiedergeben,
wobei die Steuersignale an die Fluid-Kupplung 28d des Kugelgelenks 14 und
die Fluid-Kupplungen 28a bis 28c der Gelenke 13a bis 13c geleitet
werden.
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Der
Aufbau des ersten Schalters 18 und des zweiten Schalters 19 wird
nun beschrieben. Wie in 2 dargestellt ist, sind der
erste und der zweite Schalter 18 und 19 an zwei
Stellen des Halters 13 eingebettet. Genauer gesagt, wenn
der Benutzer den Halter 13 ergreift, ist ein Schalter 18 in
der Nähe
des Halters nahe dem Befestigungsbereich des Halters 13 für das Endoskop
vorgesehen, d. h. am kopfseitigen Ende des Halters 13,
der etwa mit dem Daumen auf der Oberseite berührt wird, und der andere Schalter 19 ist
an einer vorgegebenen Stellung des Halters 13 vorgesehen,
an der der Zeigefinger die Unterseite etwa berührt. Der erste Schalter 18 ist
so eingebaut, dass sein Betätigungsabschnitt
zur Oberseite hin frei liegt, während
der zweite Schalter 19 so eingebaut ist, dass sein Betätigungsabschnitt
zur Unterseite hin freiliegt.
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Fernerhin
sind ein erster und ein zweiter konkaver Schalter in Aussparungen 20 und 21 an
vorgegebenen Stellen des Halters 13, die sich nahe dessen
Kopfende befinden, ausgebildet. Diese sie aufnehmenden Aussparungen 20 und 21 sind
so ausgeführt,
dass sie zur Oberseite bzw. Unterseite des Halters 13 offen
sind, aber sind lagemäßig etwas
in Längsrichtung
des Halters 13 gegeneinander versetzt. In den den ersten
und den zweiten konkaven Schalter aufnehmenden Aussparungen (Räumen) 20 und 21 werden
der erste und der zweite Schalter 18 bzw. 19 mit
ihren Betätigungsrichtungen
einander entgegengerichtet aufgenommen. Insbesondere aus 2 ergibt
sich, dass die Betätigungsrichtung
des ersten Schalters 18 eine nach unten weisende Richtung
ist und die des zweiten Schalters 19 eine nach oben gerichtete
Richtung in ist. Die Leitungsdrähte des
ersten und des zweiten Schalters 18 bzw. 19 sind jeweils
mit der Steuerbox 16 elektrisch verbunden.
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Von
den zuvor genannten, die Schalter aufnehmenden Aussparungen 20 und 21,
nimmt die erste einen Schalter aufnehmende Aussparung 20 den ersten
Schalter 18 zusammen mit einem Schalthebel 22 und
einem Scharnier 23 auf, in der Stelle an der Schalthebel 22 dem
ersten Schalter 18 gegenüberliegt, um aufgrund des Scharniers 23 frei
drehbar zu sein. Auf den Schalterhebel 22 wird eine Druckkraft über ein
erstes Federglied 24 im Uhrzeigersinn in 2 (entsprechend
einer Richtung die den ersten Schalter "ein" schaltet).
Das erste Federglied 24 hat einen unteren Abschnitt, das
mit der Spitze eines Einstellglieds 25 für die Betätigungskraft
in einstellbarer Weise in Verbindung steht. Dieses Einstellglied 25 hat
einen mittleren Abschnitt, der durch den Halter 13 in einer
durch ein Schraubgewinde einstellbaren Weise gehalten ist und einen
unteren Abschnitt, an dem der Betätigungsabschnitt 26 vorgesehen
ist, so dass der Betätigungsabschnitt 26 betätigt werden
kann. Der Betätigungsabschnitt 26 ist
so angeordnet, dass er über
die Unterseite des Halters 13 hervorsteht. Folglich bewirkt
eine Drehung des Einstellglieds 25, dass das Einstellglied 25 selbst
gegen das erste Federglied 24 nach vorne bewegt wird, wodurch
die Druckkraft des ersten Federglieds 24 eingestellt werden
kann. Die Höhe
der zur Betätigung
des Schalterhebels 22 erforderlichen Kraft kann auf diese
Weise eingestellt werden.
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Wie
in 3 dargestellt, ist jede der zuvor genannten Fluid-Kupplungen 28a bis 28d mit
einem elektromagnetisch betätigbaren
Ventil 29 über
eine Leitung PG verbunden. Das elektromagnetische Ventil 29 ist
mit einer Druckfluidquelle 29a verbunden, die beispielsweise
ein Gasbehälter
sein kann, der in einem Operationssaal aufgestellt ist. Folglich wird
aufgrund des Öffnens
und Schließens
des elektromagnetischen Ventils 29 das Fluid vorgegebenen Drucks
(z. B. Luft) jeweils auf die Fluid-Kupplungen 28a bis 28d aus
der Druckfluidquelle 29a gegeben.
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Wie
sich aus 3 ergibt, ist die Steuerbox 16 mit
einer CPU 30 ausgestattet, in der die leichteres durch
die CPU 30 softwaregesteuerte Rechenverarbeitung die gewünschten
Rechenfunktionen verwirklicht. Der Berechnungsteil der Steuerbox 16 ist
jedoch nicht immer auf die Konfiguration des Computers beschränkt, der
die CPU verwendet, sondern kann auch in Form von Hardware verwirklicht
sein, die die erwünschten
Funktionen durch Einsatz von logischen Schaltungen wie UND- und
ODER-Schaltungen hat.
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Die
Steuerbox 16 gemäß der vorliegenden Ausführungsform
weist außer
der CPU 30 Peripheriegeräte einschließlich eines
ROM 31, eines RAM 32, eine Zeitgeber 33,
ein Eingangsinterface 34 und ein Ausgangsinterface 35,
einem D/A Konverter 36, der mit dem Ausgangsinterface 35 verbunden
ist, und einem Treiber 37 auf. In dem ROM 31 sind
zuvor Programme eingespeichert, die in einer computerlesbaren Form
gespeichert sind und Rechenprozeduren zur später beschriebenen Prozeduren
zur Steuerung der Kupplungen enthalten. Wenn die CPU 30 aktiviert ist,
liest sie die Programme aus dem ROM 31 aus und führt die
Berechnungen in der Reihenfolge der durch die Prozeduren definierten
eingelesenen Programme aus. Der RAM 32 ist ein während der
Berechnungen der CPU 30 verwendeter flüchtiger Speicher. Der Zeitgeber 33 ist
vorgesehen, um ein Referenz-Zeitsignal auf die CPU 30 zu
erzeugen.
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Mit
dem Eingangsinterface 34 sind die ersten und zweiten Schalter 18 bzw. 19 verbunden,
so dass eine Ein/Aus-Information der Schalter 18 und 19 an die
CPU 30 übertragen
wird. Durch die von der CPU 30 ausgeführte Berechnung wird ein Steuersignal
erzeugt und über
den D/A-Konverter 36 über
das Ausgangsinterface 35, wobei sie eine D/A Umwandlung unterzogen
werden, gesendet. Das sich ergebende Steuersignal wird durch den
Treiber 37 verstärkt
und dann an das elektromagnetische Ventil 29 abgegeben.
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Die
Steuerbox 16 weist ebenfalls eine Informationseinrichtung,
einen Summer 38 und ein LED 39 auf, die an die
CPU 30 angeschlossen sind.
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Die
von der CPU 30 ausgeführten
Rechenfunktionen, können
dargestellt werden, wie es in 4 geschehen
ist. Mit ihrer Abarbeitung der Software ist die CPU dem gemäß in der
Lage, die Funktionen einer Bestimmungsschaltung "A" für die Schalterstellung,
eines Feststellungsschaltkreises "B" und eines
Antriebs/Steuerschaltkreises "C" zu bewirken.
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Aus
diesen Funktionen bestimmt der Bestimmungsschaltung "A" für
die Schalterstellung den Ein/Aus Schaltzustand des ersten und des
zweiten Schalters 18 bzw. 19 und arbeitet auf
der Basis des festgestellten Ergebnisses derart, dass er ein "Ein"-Signal an den Treiber/Steuerschaltkreis "C" nur abgibt, wenn sowohl der erste Schalter 18 als
auch der zweite Schalter. 19 Schalter praktische gleichzeitig
eingeschaltet worden sind (d. h. das sie zur gleichen Zeit oder
innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne geschaltet werden). Auf
das "Ein"-Signal gibt der
Antriebs/Steuerschaltkreis "C" ein Antriebssignal zum Öffnen des
elektromagnetischen Ventils 29 ab. Wenn das elektromagnetische
Ventil 29 geöffnet
ist, wird Fluiddruck aus der Druckfluidquelle 29a an die Fluid-Kupplungen 28a, 28b, 28c und 28d abgegeben,
wodurch die Fluid-Kupplungen 28a bis 28d gelöst bzw.
ausgerückt
werden. Als Folge hiervon befinden sich die Gelenke 13a bis 13b und
das Kugelgelenk 14 in ihren frei beweglichen Stel lungen
bzw. Zuständen
d.h. in ihrem aus der fixierten Stellung gelösten Stellungen bzw. Zuständen.
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In
den Fällen,
in denen vom ersten und zweiten Schalter 18 bzw. 19 ein
Schalter über
eine vorgegebene Zeitspanne oder darüber hinaus "ein" geschaltet
ist, stellt der Bestimmungsschaltkreis "B" fest,
dass einer der beiden Schalter alleine gedrückt wurde und erzeugt kein
Steuersignal für
den Antriebs/Steuerschaltkreis "C" (d. h. einen "Aus"-Zustand). Das bedeutet,
dass das elektromagnetische Ventil 29 in den angezogenen
Zustand umgeschaltet wird oder in dem angezogenen Zustand bleibt.
In diesem angezogenen Zustand des elektromagnetischen Ventils 29 wird
aus der Druckfluidquelle 29a kein Fluiddruck auf die Fluid-Kupplungen 28a bis 28d ausgeübt, mit
dem Ergebnis, dass die Fluid-Kupplungen 28a bis 28d eingerückt bleiben,
wodurch die Gelenke 13a bis 13c festgestellt bleiben
(d.h. in ihren angezogenen Stellungen). Der Bestimmungsschaltkreis "B" hat eine Zeitfunktion (realisiert durch
einen Zeitgeber BD, siehe 4), um den
Zustand zu den, indem entweder der erste oder zweite Schalter 18 oder 19 über eine
vorgegebene Zeitspanne oder darüber
hinaus "ein" geschaltet werden.
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Unter
Bezugnahme auf 5 wird eine tatsächliche
Rechenprozedur mittels der Software, die von der CPU 30 ausgeführt wird,
nun beschrieben.
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Die
CPU 30 bestimmt, mit dem Schritt S1 ob oder ob nicht der
erste Schalter 18 sich im Schaltzustand "ein" befindet. Wenn die
Bestimmung ein NEIN ergibt, d.h. dass sich der erste Schalter 18 in
der "Aus"-Stellung befindet,
geht die Verarbeitung durch die CPU 30 zum Schritt S2 weiter,
indem die CPU 30 bestimmt, ob oder ob nicht der zweite
Schalter 19 sich im Schaltzustand "Ein" befindet.
Wenn die Bestimmung zu einem NEIN führt (d.h., dass sich der zweite
Schalter 19 im Schaltzustand "Aus" befindet) schaltet
die CPU 30 die Verarbeitung zum Schritt S3 weiter, indem
die CPU 30 das elektromagnetische Ventil 29 so
ansteuert, dass es im Schaltzustand "aus" bleibt.
Die Verarbeitung wird dann veranlasst, zu den Schritten S4 bis S6
nacheinander weiterzuschalten, in denen die CPU 30 den
Summer 38 dahingehend angesteuert wird, dass er "aus" (Schritt S4) bleibt,
und die LED 39 dahin an, dass der Summer 38 im
Zustand "aus" (Schritt S5) bleibt
und steuert den Zeitgeber BT an, mit seiner Zeitgebung zu beginnen
(Schritt S6). Dann kehrt die Verarbeitung zum Schritt S2 zurück.
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In
den Fällen,
in denen dagegen mit dem Schritt S2 ein JA oder mit dem Schritt 57 ein
NEIN ermittelt wird, springt die CPU 30 zum Schritt S20
weiter, indem ermittelt wird, ob oder ob nicht der Zeitgeber BT
arbeitet. Wenn die Bestimmung im Schritt S12 ergibt, dass der Zeitgeber
BT gerade nicht arbeitet ("nein") wird zum Schritt
S13 weitergeschaltet, um zu bewirken, dass der Zeitgeber BT seine
Zähloperation beginnt.
Dann wird die Verarbeitung des Schritts S14 ausgeführt, um
das elektromagnetische Ventil 29 "aus" geschaltet
zu halten. Ferner wird im Schritt S15 der Summer 38 in
den Schaltzustand "aus" gebracht oder gehalten
und dann, beim Schritt S16 wird die LED 39 im Schaltzustand "aus" gebracht oder gehalten,
bevor zum Schritt S1 zurückgekehrt
wird.
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In
dem Fall, in dem die Bestimmung im Schritt S12 zu einem JA geführt hat,
d.h., es wurde im Schritt S12 bestimmt, ob der Zeitgeber BT arbeitet oder
nicht, geht die CPU 30 in ihrer Abarbeitung zum Schritt
S17 über,
in dem bestimmt wird, ob oder ob nicht der Zeitgeber BT eine vorgegebene
Zeitspanne (zum Beispiel drei Sekunden) oder mehr gezählt hat. Die
Antwort des Schritts S17 JA ist, wird nacheinander die Verarbeitung
der Schritte S18, S19 und S20 eingeleitet. Insbesondere wird das
elektromagnetische Ventil 29 in den Schaltzustand "aus" gebracht oder gehalten
(Schritt S18), der Summer 38 in den Schaltzustand "ein" gebracht oder gehalten
(Schritt S19) und dann die LED 39 in den Schaltzustand "ein" gebracht oder gehalten
(Schritt S20), bevor zum Schritt S2 zurückgekehrt wird.
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Wenn
dagegen im Schritt S17 ein NEIN festgestellt wurde, werden die Abarbeitungsschritte
S14 bis S16 wie oben beschrieben durch die CPU 30 ausgeführt. Um
genauer zu sein: das elektromagnetische Ventil 29 wird
im Schaltzustand "aus" gehalten oder in
ihn gebracht (S14), der Summer 15 in den Schaltzustand "aus" gebracht oder gehalten
(Schritt S15) und die LED 39 in den Schaltzustand "aus" gebracht oder gehalten
(Schritt S16).
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Aufgrund
der zuvor beschriebenen Ausführung
der Verarbeitung durch die CPU 30 wird an das elektromagnetische
Ventil 29 ein Steuersignal abgegeben, im Zustand "aus" zu bleiben, wenn
entweder der erste oder der zweite Schalter 18 bzw. 19 allein "ein" geschaltet wurden.
Das elektromagnetische Ventil 29 bleibt somit im geschlossenen
Zustand, was die Fluid-Kupplungen 28a, 28b, 28c und 28d in
ihren eingerückten
Zuständen
belässt.
Da die Gelenke 13a, 13b und 13c in ihrer
Lage bzw. Stellung festgehalten sind (eingekuppelt) ist der in alle
Richtungen bewegliche Arm 12 ebenfalls in der angezogen
oder verriegelten Stellung gehalten, so dass das Endoskop 17 lagemäßig fixiert
ist (sich im lagefixierten Zustand befindet).
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Während der
lagefixierte Zustand aufrechterhalten wird, ist das System zusätzlich in
der Lage, die Betätigung
der Bedienungsperson zu berücksichtigen,
dass nur entweder der erste oder zweite Schalter 18 bzw. 29 "ein" geschaltet ist und
das Schaltzustand "ein" über eine vorgegebene Zeitspanne
andauert (bei der vorliegenden Ausführungsform drei Sekunden).
Selbst wenn eine solche Betätigung
ausgeführt
wird, wird der zuvor arretierte Zustand des in alle Richtungen befindlichen
Arms 12 aufrechterhalten, während der Summer ertönt und die
LED 39 blinkt. Auf diese Weise ist die Bedienungsperson ständig in
der Lage zu wissen, dass der Halteapparat für die medizinische Vorrichtung
die Freigabe des verriegelten Zustandes (d.h. des lagefixierten
Zustandes) nicht ausführen
konnte, was eine anschließende
notwendige Betätigung
erfordert, wie eine nochmalige Betätigung des Lösens. Folglich
kann die Arbeit des Operateurs ungestörter verlaufen.
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Ferner
kann es in den Fällen,
in denen das Endoskop 14 oder der freibewegliche Arm 12 bewegt wird,
um während
einer chirurgischen Operation geschwenkt zu werden, passieren, dass
das Abdecktuch unbeabsichtigt angezogen wird und entweder audf den
ersten oder dem zweiten Schalter 18 bzw. 19 drückt. Es
kann ebenfalls passieren, dass eine solche Schwenkbewegung zu einer
Wechselwirkung mit anderen Geräten
führt,
was dazu führen
kann, dass entweder der erste oder der zweite der Schalter 18 bzw. 19 unbeabsichtigt "ein" geschaltet wird. Selbst
wenn solche Situation auftreten, informiert das zuvor beschriebene
Informationsgerät
den Chirurgen von dem momentanen Zustand und entlastet den Chirurgen
von Unsicherheits- oder Angstgefühlen damit
sich der Chirurg zu allen Zeiten um die Operation selbst kümmern kann.
Auf diese Weise wird die Belastung des Chirurgen während der
Operation gemindert.
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Übrigens,
bei dem in 5 beispielhaften gezeigten Verarbeitungsablauf,
der durch die CPU 30 ausgeführt wird, kann ferner dahingehend
abgeändert
werden, dass zum Beispiel die Reihenfolge der Ein/Aus-Bestimmung
für den
ersten und den zweiten Schalter 18 bzw. 19 abgewandelt
wird. Der zweite Schalter 19 kann Gegenstand der Ein/Aus-Bestimmung
sein, vor der für
den ersten Schalter 18. Mit Bezug auf den Summer 38 und
die LED 39, die als Informationseinrichtungen dienen, kann
auch nur einer von diesen, der Summer 38 und die LED 39 eingesetzt
werden. Ferner kann die Zeitspanne die durch den Zeitgeber im Schritt
S17 gemessen wird, nicht immer auf drei Sekunden begrenzt sein,
kann aber eine minimale Zeitspanne sein, die immer den Zustand feststellt,
in dem sich entweder der erste oder der zweite Schalter 18 bzw. 19 in
der Schaltstellung "ein" allein befindet.
Mit anderen Worten, eine solche Zeitspanne kann definiert werden
als das Zeitintervall zur Bestimmung der Gleichzei tigkeit der Betätigungen
durch den Operateur. Folglich kann eine geeignet gewählte Zeitspanne
zum Beispiel eine Sekunde, zwei Sekunden oder vier Sekunden sein,
die je nach Ausführungsbedingung
oder anderen notwendigen Faktoren eingestellt wird.
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Ferner
kann, wie beschrieben, bei dem Verarbeitungsablauf, der in 5 gezeigt
ist und durch die CPU 30 ausgeführt wird, eine Bestimmung gemacht
werden um sowohl für
den ersten Schalter 18 als auch den zweiten Schalter 19 den
Schaltzustand "ein" und die Zeitspanne
vom "Ein" schalten des einen
Schalters 18 (19) bis zu dem des anderen Schalters 19 (18)
innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne zu bestimmen. Diese Art
der Feststellung kann auf die Feststellung eines Störungszustandes
des ersten oder des zweiten Schalters 18 oder 19 angewendet werden.
In Fällen,
in denen entweder ein Schalter sich in einem fehlerhaften Zustand
aufgrund einer Schweißbindung
des Schaltkontakts befindet, kann zum Beispiel der in 5 dargestellte
Prozedur zur Feststellung dieser Störung herangezogen werden. Um
dies zu erzielen, ist die CPU 30 zur Ausführung des
in 5 dargestellten Prozesses in bestimmten Intervallen
(z.B. in Intervallen von einigen Minuten oder einer Zeit, wenn der
Apparat eingeschaltet wird) eingestellt, wenn folglich entweder
der erste Schalter 18 oder der zweite Schalter 19 außer Funktion
sind. Mit anderen Worten, wenn eine Verstellung vorgenommen wird,
sich aber der Schalter sich im Schaltzustand "ein" befindet,
wird dieser Zustand festgestellt, was dazu führt, dass der Summer 38 summt und
die LED 39 blinkt. Die Verwendung einer für diese
Feststellung bestimmten LED, die eine andere LED 39 als
die als Einrichtung zur Information des vorangegangenen fehlerhaft
betätigten
Zustandes oder eines unbeabsichtigt betätigten Zustandes bestimmt ist,
macht es für
den Operateur leichter, den Störzustand
eines der verschiedenen Schalter sofort zu erkennen. In diesem Falle
kann selbstverständlich
entweder der Summer oder die LED als Informationsgerät verwendet
werden.
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Weiterhin
gilt, dass die in den Schritten S1, S2 und S7 nach 5 zu
ermittelnden Signale nicht beschränkt sind auf Signale von dem
ersten und dem zweiten Schalter 18 und 19 sondern
können
Signale von elektrischen Schaltungen sein, die jeweils elektrisch
mit diesen Schaltern verbunden sind. So kann zum Beispiel in einer
Konfiguration, in der ein Relais jedem ersten und zweiten Schalter 18 und 19 zugeordnet
sind, um ein Schaltsignal über
jedes Relais abzugeben, ein von jedem Relais ausgegebenes Signal
ein festzustellender Gegenstand sein. Der festzustellende Gegenstand
kann peripheren Schaltkreisen der Schalter zugeordnet sein, so einem
Relais, dessen Kontakt verschweißt ist, was nicht auf die Feststellung
eines Störfalls
des Schalters selbst beschränkt
ist. Diese Art und Weise der Feststellung kann die Zuverlässigkeit
für die
Steuerung der Verhinderung einer Armbewegung erhöhen.
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Zweite Ausführungsform
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Unter
Bezugnahme auf die 6 und 7 wird nun
eine zweite Ausführungsform
des Halteapparats für
eine medizinische Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
beschrieben. In der zweiten und den nachfolgenden Ausführungsformen
werden die Bauelemente, die identisch oder ähnlich denen der ersten Ausführungsform
sind aus Gründen
der Vereinfachung oder der Weglassung der Erläuterungen mit den gleichen
Bezugszeichen bezeichnet.
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Die
Konfigurationen der zweiten Ausführungsform
unterscheiden sich von denen der ersten Ausführungsform in der Formgebung
des Halters 13 und der Anordnung der ersten und zweiten
Schalter, die an dem Halter 13 vorgesehen sind. Zusätzlich besteht
ein weiterer Unterschied zur ersten Ausführungsform darin, wie man aus
einem angezogenen oder verriegelten Zustand herauskommt, bei dem
die Gelenke aufgrund des Umstandes angezogen sind, dass entweder
der erste oder der zweite Schalter allein über eine vorgegebene Zeitspanne
hinaus betätigt
worden ist. Damit die Fluid-Kupplungen in den Gelenken des freibeweglichen
Arms 12 (Arme 12a bis 12c) wahlweise
eingerückt
und ausgerückt
worden sind, sind hier zwei Betätigungsschalter 3a und 3b auf
dem Halter 13 zur Handhabung der Bewegung des Endoskops 17 angebracht.
Die beiden Betätigungsschalter 3a und 3b sind
auf den beiden Seiten des plattenförmigen Halters 13 auf
die Weise angebracht, dass sie sich in Längsrichtung des Halters 13 in
gleicher Lage befinden. Die LED 39 ist am endoskopseitigen
Ende des Halters 13 angebracht. Im übrigen ist bei der vorliegenden
Ausführungsform
der Summer nicht vorgesehen. Wenn ein Operateur wie zum Beispiel
ein Chirurg den Halter 13 er greift um die beiden Betätigungsschalter 3a und 3b mit
dem Daumen und dem Zeigefinger zur gleichen Zeit (gleichzeitig oder
nahezu gleichzeitig) niederzudrücken,
werden die Fluid-Kupplungen zum Lösen des arretierten Zustands
jedes Gelenks betätigt
(d.h. ausgerückt).
Solange wie die beiden Betätigungsschalter 3a und 3b nicht
zur gleichen Zeit oder innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne niedergedrückt werden, wird
keines der Gelenke aus der eingerückten Kupplungsstellung freigegeben.
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Bei
diesem Halteapparat für
eine medizinische Vorrichtung kann es vorkommen, dass das Schwenken
des Endoskops 17 oder der Arme 12a bis 12c während eines
chirurgischen Eingriffs bewirkt, dass das Abdecktuch angezogen wird
oder mit anderen Gerätschaften
in Wechselwirkung tritt, so dass die Betätigungsschalter 3a und 3b aufgrund
eines Fehlers niedergedrückt
werden. Um eine solche Situation zu vermeiden, führt die CPU 30 den
Arbeitsablauf gemäß dem Fließschaltbild
nach 7 aus.
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Das
bedeutet, dass im Schritt S21 in 7 bestimmt
wird, ob oder ob nicht sich nur der Betätigungsschalter 3a oder
beide Betätigungsschalter 3a und 3b im
Schaltzustand "ein" befinden. Wenn diese Bestimmung
ein NEIN ergibt, wird die Verarbeitung zum Schritt S22 weitergeschaltet,
in dem der andere Betätigungsschalter 3b Gegenstand
der Bestimmung der Schalterstellung ist, und ob oder ob nicht er
die Schaltstellung "ein" hat. Wenn die Bestimmung
im Schritt S22 ein NEIN ist, geht die Verarbeitung beim Schritt
S23 weiter, um das elektromagnetische Ventil 29 in den
Schaltzustand "aus" zu bringen oder
diesen beizubehalten. Ferner wird die Abarbeitung beim Schritt S24
durchgeführt,
um die LED 39 in den Zustand "aus" zu
schalten oder diesen Zustand beizubehalten, und im Schritt S25 den
Zeitgeber BT zu initialisieren, bevor zum Schritt S21 zurückgekehrt wird.
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Wenn
inzwischen beim Schritt S21 der Zustand JA festgestellt wird, geht
die Verarbeitung zum Schritt S26 weiter, bei dem für den Schalter 3b die Bestimmung
bestimmt, ob oder ob nicht er sich im Schaltzustand "ein" befindet. Die Bestimmung
des Schaltzustandes JA gestattet es, die Verarbeitung des Programms
mit Schritt S27 fortzusetzen, bei dem das elektromagnetische Ventil 29 in
die Schaltstellung "ein" gebracht oder in
dieser belassen wird. Beim Schritt S28 wird die LED 39 in
den Schaltzustand "aus" geschaltet oder
in diesem Zustand belassen und beim Schritt S29 wird der Zeitgeber
BT initialisiert, bevor zum Schritt S21 zurückgekehrt wird.
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Im
Falle der Bestimmung JA beim Schritt S22 oder NEIN beim Schritt
S26 springt die Verarbeitung zum Schritt S30 weiter, in dem bestimmt
wird, ob oder ob nicht der Zeitgeber BT arbeitet. Wenn die Bestimmung
NEIN ist (nicht in Betrieb) werden nacheinander die Schritte S31
bis S33 ausgeführt.
Der Zeitgeber BT wird gestartet, um die Zeit zu zählen (Schritt
S31), das elektromagnetische Ventil 29 wird im Schaltzustand "aus" belassen (Schritt
S32) und auch die LED 39 wird ebenfalls im Schaltzustand "aus" gelassen (Schritt
S33). Dann wird die Verarbeitung zum Schritt S21 zurückgesetzt.
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Andererseits
wird, wenn beim Schritt S30 ein JA festgestellt wird, d.h., dass
festgestellt wurde, dass der Zeitgeber BT gerade arbeitet, die Verarbeitung
zum Schritt S24 weitergeschaltet um weiter zu bestimmen, ob oder
nicht das Zählergebnis
des Zeitgebers (d.h. die vorgegebene Zeitspanne) drei Sekunden oder
mehr. Wenn die Bestimmung beim Schritt S34 JA ergibt, d.h. die Zeitspanne
von drei Sekunden oder darüber
gezählt
wurde, wird die Verarbeitung so ausgeführt, dass das elektromagnetische Ventil 29 in
den Schaltzustand "aus" gebracht wird (Schritt
S35) und die LED 39 "ein" geschaltet wird (Schritt
S36). Die Verarbeitung geht dann zum Schritt S37 weiter um zu bestimmen,
ob oder ob nicht die Betätigungsschalter 3a und 3b beide
den Schaltzustand "aus" aufweisen. Wenn
die Bestimmung zum Ergebnis NEIN führt, wird dieser Beendigungsschritt wiederholt
um auf eine Situation zu warten, in der die Betätigungsschalter 3a und 3b beide
in den Schaltzustand "aus" kommen. Wenn das
Niederdrücken
beider Schalter 3a und 3b beendet ist, (die Bestimmung im
Schritt S37 JA ergeben hat), verlässt die Bearbeitung die wiederholte
Bestimmung beim Schritt S37. Die CPU 30 kehrt zum Verarbeitungsschritt
S21 zurück.
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Wenn
die Bestimmung im Schritt S34 ein NEIN ergeben hat (d.h. die vorgegebene
Zeitspanne von drei Sekunden oder mehr noch erreicht werden muss)
wird die Verarbeitung beim Schritt S32 und S33 wie zuvor beschrieben
ausgeführt.
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Als
Ergebnis der zuvor beschriebenen Verarbeitung, wenn einer der beiden
am Halter 13 angebrachten Betätigungsschalter 3a und 3b in
den Schaltzustand "ein" gebracht ist und
der "ein" Schaltzustand die
vorgegebene Zeitspanne andauert (z.B. drei Sekunden bei der vorliegenden
Ausführungsform,
wobei keine Beschränkung
auf diese Zeitspanne besteht), kommt das elektromagnetische Ventil 29 in
den Schaltzustand "aus". Die Arme 12a bis 12c sind
dann verriegelt und keiner von ihnen kann eine Bewegung machen.
Zur gleichen Zeit wird die LED 39 eingeschaltet, um dem
Chirurgen (d.h. dem Operateur) zu signalisieren, dass die momentane
Betätigung
der Schalter fehlerhaft ist. Der verriegelte oder angezogene Zustand
kann nur aufgehoben werden, wenn die Schalter 3a und 3b dank
der Verarbeitung im Schritt S37 in 7 beide
in die Schaltstellung "aus" gebracht werden.
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Dritte Ausführungsform
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Eine
dritte Ausführungsform
des Halteapparats für
eine medizinische Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
wird nun unter Bezugnahme auf die 8 bis 10 beschrieben.
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Wie
in 8 dargestellt, ist ein Halter 204, der
ein Endoskop 17 aufnimmt, mit dem stirnseitigen Arm 12a über ein
Kugelgelenk 14 verbunden. Mit dem Halter 204 ist
ein elektrischer Antrieb 204a für das Sichtfeld verbunden,
der an späterer
Stelle beschrieben werden wird, dessen Aufgabe es ist, die Blickrichtung
des Endoskops 17 durch selektives Bewegen in Richtung der
X-Achse, Y-Achse und Z-Achse zu ändern.
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Der
elektrische Antrieb 204a für die Änderung des Sichtfelds ist
elektrisch mit einer Fußschalterbox 206 über eine
Steuerbox 205 verbunden.
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Mit
Hilfe der 9 und 10 werden
nun der Halter 204, die Steuerbox 205 und die
Fußschalterbox 206 beschrieben.
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Die
Steuerbox 205 ist zusätzlich
zu dem vorher beschriebenen elektromagnetischen Ventil 29,
einer Bestimmungsschaltung 207 für die Schalterstellung und
einem Motorsteuerschaltung 208 ausgestattet, worin die
Bestimmungsschaltung 207 für die Schalterstellung elektrisch
mit dem elektromagnetischen Ventil 29 verbunden ist. Zusätzlich ist
mit der Bestimmungsschaltung 207 für die Schalterstellung ein
Joystick-Schalter 209 und
ein Antriebsschalter 210 elektrisch verbunden, die in der
Fußschalterbox 206 untergebracht
sind. Der Joystick-Schalter 209 ist mit einem Vierwegeschalter
versehen, der zur Bewegung des Endoskops 17 in der Richtung
nach oben, nach unten und quer arbeitet. Nur zum Beispiel ist der
Bestimmungsschaltung 207 für die Schalterstellung funktionell
mit Hilfe der Softwareprozesssteuerung, die die CPU ausführt, ebenso
wie die zuvor beschriebene Steuerbox der ersten Ausführungsform konfiguriert.
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Der
Halter 204 ist mit den bereits erwähnten ersten und zweiten Schaltern 18 und 19 und
einer LED 211 ausgestattet, die elektrisch mit der Bestimmungsschaltung 207 für die Schalterstellung
verbunden sind. Der Halter 204 ist ferner mit einem Motor 212 für die X-Achse,
einem Motor 213 für
die Y-Achse und einem Motor 214 für die Z-Achse ausgestattet, die alle mit der
Motorsteuerschaltung 208 elektrisch verbunden sind. Die
Betätigungen
des Operateurs des Joystick-Schalters 209 erlauben es der
Motorsteuerschaltung 208 die Motoren 212, 213 und 214 für die X-,
Y- und Z-Achse, welche Motoren auf dem Halter 205 angebracht
sind, gleichzeitig oder wahlweise anzutreiben, so dass der Sichtbereich
bzw. das Sehfeld des Endoskops 17 in gesteuerter Weise
verändert
werden kann.
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Der
elektrische Antrieb 204a für das Sichtfeld ist so aufgebaut,
wie dies schematisch in 9 dargestellt ist. Es ist ein
Gehäuse 212a für die X-Achse, ein
Gehäuse 213a für die Y-Achse
und ein Gehäuse 214a für die Z-Achse
vorgesehen. Das Gehäuse 212a für die X-Achse
ist so ausgebildet, dass es einen Motor 212 für die X-Achse
mit einer Motorwelle aufnimmt, die an ihrem einen Ende ein Zahnritzel 215 aufnimmt.
Das Zahnritzel 215 greift in eine Zahnstange 215a für die X-Achse
ein, die auf dem Gehäuse 212a für die X-Achse
in Richtung der X-Achse verschieblich gelagert ist.
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Das
Gehäuse 213a für die Y-Achse
ist an der Zahnstange 215a für die X-Achse angebracht. Das Gehäuse 213a für die Y-Achse
ist so angeordnet, dass ein Motor 213 für die Y-Achse, dessen Motorwelle
am einen Ende ein Zahnritzel 216 trägt, zusammenwirkt. Dieses Zahnritzel 216 kommt
mit einer Zahnstange 216 für die Y-Achse in Eingriff,
die in dem Gehäuse 213a in
Richtung der Y-Achse verschieblich gelagert ist.
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Ferner
ist das Gehäuse 214a für die Z-Achse an
der Zahnstange 216a für
die Y-Achse angebracht. Das Gehäuse 214a für die Z-Achse
ist so angeordnet, dass es mit einem Motor 214 für die Z-Achse
zusammenwirkt, dessen Motorwelle am einen Ende ein Zahnritzel 217 trägt. Das
Zahnritzel 217 kommt mit einer Zahnstange 217a für die Z-Achse
in Eingriff, die in dem Gehäuse 214a für die Z-Achse
in Richtung der Z-Achse verschieblich aufgenommen ist. Die Zahnstange 217a für die Z-Achse
hält schließlich das Endoskop 17,
wie dies in 9 dargestellt ist.
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Folglich
kann der Chirurg (Operateur) den Halter 204 ergreifen und
den ersten und zweiten Schalter 18 und 19, z.B.
mit dem Daumen und dem Zeigefinger zur gleichen Zeit oder innerhalb
einer vorbestimmten Zeitspanne niederdrücken. Dieses Niederdrücken aktiviert
mit Hilfe des Bestimmungsschaltkreises 207 für die Schalterstellung
das elektromagnetische Ventil 29 zum Lösen bzw. Ausrücken der
Fluidkupplung jedes Gelenks aus der eingerückten Stellung. In den übrigen Fällen, in
denen der erste und der zweite Schalter 18 und 19 nicht
zur gleichen Zeit oder innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne niedergedrückt worden
sind, wird im Unterschied hierzu, anders als oben beschrieben, der
Bestimmungsschaltkreis 207 für die Schalterstellung nicht alle
Gelenke aus der arretierten Stellung freigeben. Natürlich, wenn
nur einer der beiden Schalter 18 und 19 durchgehend über die
vorgegebene Zeitspanne (z.B. 3 Sekunden) hinaus "ein" geschaltet
ist, wird die Bestimmungsschaltung 207 für die Schalterstellung an
die LED 211 ein Signal zum Einschalten abgeben, um den
Operateur über
die fehlerhafte Betätigung
zu informieren, was insoweit der der zweiten Ausführungsform
gleicht.
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Diese
Steuerung der Betätigung
durch den Operateur an den beiden Schaltern 18 und 19 kann in
gleicher oder ähnlicher
Weise realisiert werden, wie oder durch die Prozesssteuerung nach
den 5 oder 7 dargestellten Fließschaltbilds,
welche der Steuerbox 205 zugeordnet werden können.
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Der
Joystick-Schalter 209 auf der Fußschalterbox 206 wird
zur Wahl der Richtung bedient und Information über die gewählte Richtung wird auf einem
Monitor M, der in 8 dargestellt ist, angezeigt.
Nach der Wahl der Richtung wird der Antriebs schalter 210 in
die Schaltstellung "ein" gebracht, so dass
der elektrische Antrieb 204a auf diese Instruktion hin
betrieben wird. Und solange der Joystick-Schalter 209 innerhalb
einer vorgegebenen Zeit (z.B. 5 s) seit dem Schalten des Schalters
auf die Schaltstellung "ein" des Antriebsschalters 210 betätigt wurde,
d.h., dass beide Schalter 209 und 210 in die Schaltstellung "ein" auf die gleiche
Weise wie zuvor beschrieben innerhalb der vorgegebenen Zeitspanne
gebracht sind, arbeiten der Bestimmungsschaltkreis 207 für den Schaltzustand
und die Steuerschaltung 208 für den Antriebsmotor gemeinsam zusammen,
um den elektrischen Antrieb 204a für das Sichtfeld anzuweisen,
die Motoren 212, 213 und 214 für die X-,
Y- und Z-Achsen entsprechend zu betreiben.
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In
dem Fall jedoch, in dem nur entweder der Joystick-Schalter 209 oder
der Antriebsschalter 210 durchgehend in der "Ein"-Stellung über die
vorgegebene Zeitspanne hinaus betrieben werden, bewirkt ein Signal
des Bestimmungsschaltkreises 207 für die Schalterstellung, dass
die LED 211 eingeschaltet wird, um den Operateur über die
fehlerhafte Betätigung
zu informieren. Gleichzeitig werden die Motoren 212 bis 214 für die X-,
Y- und Z-Achse des elektrischen Antriebs 204a für die Sichtfeldeinstellung
gesperrt, um nicht angetrieben zu werden, wodurch das Sichtfeld
daran gehindert wird, verändert
zu werden. Die Steuerung durch die Betätigung des Operateurs sowohl
des Joystick-Schalters 209 als auch des Antriebsschalters 210 kann
ebenfalls wie oben beschrieben gemäß dem Fließschaltbild, das in den 5 oder 7 dargestellt
ist, ausgeführt
werden, das mit der Steuerbox 205 zugewiesen werden kann.
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Abwandlungen
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11 zeigt
eine Abwandlung der dritten Ausführungsform,
bei der der Halter 204 sowohl den Joystick-Schalter 209 halte
auch den Antriebsschalter 210 aufnimmt. Folglich kann der
Operateur den Halter 204 ergreifen und kann der Operateur
während
der Zeit beide Schalter 209 und 210 betätigen. Bei
dieser Abwandlung ist es nicht erforderlich, eine Fußschalterbox 206 einzusetzen,
was folglich die Schalterkonstruktionen vereinfacht.
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Weiterhin
gilt, dass, obwohl die zuvor erläuterten
verschiedenen Ausführungsformen
hinsichtlich der Ausbildung für
ein Endoskop beschrieben wurden, das als medizinische Vorrichtung
eingesetzt wird, dies jedoch keine definitive Liste ist. Beliebige medizinische
Behandlungsvorrichtungen können
als medizinische Vorrichtung eingesetzt werden, so dass die gleichen
Vorteile, wie die zuvor beschriebenen, erreicht werden können.
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Bei
jeder der beschriebenen Ausführungsformen
wurde der frei bzw. in alle Richtungen bewegliche Arm als aus drei
Gelenken bestehend beschrieben, natürlich ist die Zahl der Gelenke
nicht auf drei beschränkt.
Der frei bewegliche Arm, der eine gewünschte Anzahl von Gelenken
hat, kann für
die vorliegende Erfindung eingesetzt werden, um die erläuterten
Vorteile, die charakteristisch für
die vorliegende Erfindung sind, zu erzielen.
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Auch
wenn die obige Beschreibung viele Einzelheiten enthält, sollten
diese nicht als den Umfang der Erfindung beschränkend angesehen werden, sondern
lediglich als Illustration einiger der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung. Somit soll der Schutzbereich der vorliegenden
Erfindung durch die beigefügten
Patentansprüche
bestimmt werden. So kann z.B. bei der dritten Ausführungsform
die Steuerung der Sperrung des elektrischen Antriebs für das Sichtfeld
in der Praxis allein, getrennt von der Steuerung für das Anziehen
und Lösen
des frei beweglichen Arms beschränkt
werden.