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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Stützen zumindest eines Arms einer
operierenden Person während
eines chirurgischen oder medizinischen Eingriffs, mit zumindest
einem Stützelement zum
Aufnehmen und Stützen
des zumindest einen Armes des Chirurgen, wobei das Stützelement
an einer Tragstruktur zum Tragen des zumindest einen Stützelements
angeordnet ist, wobei die Tragstruktur so ausgebildet ist, dass
das zumindest eine Stützelement
zum Einstellen der Höhe
des Arms der operierenden Person abgesenkt oder erhöht werden
kann, wobei die Tragstruktur einen Steuermechanismus zum Absenken
oder Erhöhen
des zumindest einen Stützelements
aufweist, wobei der Steuermechanismus einen Kraftlastschalter zum
Aktivieren des Absenkens oder Erhöhens des zumindest einen Stützelements
umfasst.
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Eine
Vorrichtung der eingangs genannten Art, die auch als Armauflage
bezeichnet wird, wird als Stütze
des Arms des Chirurgen oder des chirurgischen Assistenten während einer
Operation verwendet, um die Bewegungsstabilität zu erhöhen und Ermüdungen zu vermindern. Unter
Berücksichtigung der
Tatsache, dass eine chirurgische Operation mehrere Stunden dauern
kann und das chirurgische Personal solch eine Operation in stehender
Haltung durchführt,
ist eine Armauflage der zuvor genannten Art in der Vermeidung eines
Verlusts an Genauigkeit der von der operierenden Person ausgeführten Handgriffe
wirksam.
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Die
Vorrichtung weist zumindest ein Stützelement zum Stützen des
zumindest einen Arms, beispielsweise des Chirurgen, auf. Das Stützelement
ist an einer Tragstruktur zum Tragen des zumindest einen Stützelements
angeordnet, wobei die Tragstruktur dazu ausgelegt sein sollte, an
einer Seite des Operationstischs oder auf der Vorderseite eines
chirurgischen Stuhls angebracht zu werden. Die Tragstruktur der
erfindungsgemäßen Vorrichtung kann
jedoch ebenso als selbststehende Struktur ausgebildet sein, die
auf dem Boden des Operationssaals neben dem Operationstisch stehen
kann.
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Das
oben genannte Dokument
US
6 368 332 B offenbart ein System zum Durchführen einer
Koronararterien-Bypass-Transplantation am schlagenden Herz. Das
System erfasst die Bewegung des Operationsbereichs des Herzens,
an dem gearbeitet werden soll, und bewegt eine Stütze für den Arm
des Chirurgen mit einer gesteuerten Bewegung, die der Bewegung des
Operationsbereichs auf der Herzoberfläche in Echtzeit folgt. Eine
Plattform, die die Armstütze
aufweist, kann von dem Chirurgen unter Verwendung eines Joysticks
mit drei Bewegungsfreiheitsgraden, der von der Hand des Chirurgen
gehandhabt werden kann, oder unter Verwendung eines Pedals mit drei
Bewegungsfreiheitsgraden oder mehreren Pedalen mit weniger Freiheitsgraden
oder unter Verwendung von Sprachbefehlen, die in ein Mikrofon gesprochen
werden, bewegt werden. Alternativ kann eine Krafterfassung dazu
verwendet werden, die Plattformbewegung zu steuern. Die Plattform kann
mit einem multiaxialen Kraftsen sor versehen sein, derart, dass,
wenn der Chirurg auf diesen drückt oder
an diesem zieht, die Kraft erfasst wird, und der Computer kann dazu
programmiert sein, die Plattform so zu bewegen, dass die Kraft ausbalanciert wird.
Dies ermöglicht
es dem Chirurgen, die Plattform zu positionieren, indem sie an den
gewünschten
Ort „gezogen" wird.
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Ein
weiteres System zum Stützen
eines Arms eines Benutzers ist in
US
6 224 026 B offenbart. Dieses bekannte System weist eine
Armauflage auf, die an einer horizontal beweglichen Struktur aufgehängt und
gestützt
ist, die ein vertikal bewegliches Element aufweist, durch das die
Armauflage aufgehängt
ist, wobei eine Anordnung, die eine ein Gegengewicht bildende Rückstellkraft
aufbringt, mit dem vertikal beweglichen Element verbunden ist, um
zumindest teilweise das Gewicht des Arms des Benutzers auszugleichen,
und wobei eine bewegungshemmende Anordnung mit dem vertikal beweglichen
Element verbunden ist, um einer vertikalen Bewegung des vertikal
beweglichen Elements entgegenzuwirken. Das vertikal bewegliche Element
weist ein Kabel auf, die Anordnung, die die ein Gegengewicht bildende
Rückstellkraft
aufbringt, weist eine erste, federbelastete Rolle auf, und die bewegungshemmende
Anordnung weist eine zweite Rolle auf, auf der Windungen des Kabels
aufgewickelt sind, und die mit zumindest einer seitlichen Fläche versehen
ist, und wobei zumindest eine Reibscheibe auf die seitliche Fläche der
zweiten Rolle aufgebracht ist, um einer vertikalen Bewegung des
Drahts entgegenzuwirken.
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Eine
weitere aus
DE 195
04 838 A1 bekannte Vorrichtung ist eine Stützvorrichtung,
die in einen Operationsstuhl integriert ist, die ebenso in den Operationstisch
integriert sein kann. Der Operationsstuhl weist eine einstellbare
Armauflage auf, die die Arme oder Hände des Chirurgen stützt, der über dem
Operationsbereich lehnt. In diesem Dokument ist jedoch nicht offenbart,
wie die Höhe
des Stützelements
und entsprechend der Arm oder die Hand des Chirurgen oder der chirurgischen
Assistenz eingestellt wird.
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Es
ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung
der eingangs genannten Art bereitzustellen, die es ermöglicht,
dass die Person, deren Arm durch das zumindest eine Stützelement
gestützt
wird, die Höhe
des zumindest einen Stützelements
leicht einstellen kann. Die Einstellung des zumindest einen Stützelements
sollte die operierende Person nicht von der chirurgischen Operation ablenken.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe hinsichtlich der eingangs genannten Vorrichtung dadurch
gelöst,
dass der Kraftlastschalter mit dem Stützelement in Wirkverbindung
steht und das Absenken oder Erhöhen
des zumindest einen Stützelements beim
Detektieren von Zugkräften
aktiviert, die das auf den Kraftlastschalter von dem zumindest einen
Stützelement
im unbelasteten Zustand ausgeübte
Gewicht verringern, das über
das zumindest eine Stützelement
auf den Kraftlastschalter wirkt, und dass das zumindest eine Stützelement
in seiner Höhenposition verbleibt,
wenn der Kraftlastschalter eine Kraft detektiert, die von dem zumindest
einen Stützelement
in einem unbelasteten Zustand desselben ausgeübt wird oder eine Druckkraft,
die die Kraft im unbelasteten Zustand übersteigt.
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Mittels
des Steuermechanismus, der den Kraftlastschalter zum Aktivieren
des Absenkens oder Erhöhens
des zumindest einen Stützelements
umfasst, kann die erfindungsgemäße Armauflage
von der operierenden Person intuitiv eingestellt werden, deren Arm
von der Vorrichtung gestützt
wird, indem sie Druck- und/oder Zugkräfte auf das zumindest eine
Stützelement
ausübt
oder selbiges bewegt. Diese Druck- und/oder Zugkräfte oder Bewegungen können einfach
durch den auf dem zumindest einen Stützelement ruhenden Arm sogar
ohne Bewegung der operierenden Hand ausgeübt werden, so dass der Chirurg
oder der chirurgische Assistent die anstehenden Handgriffe innerhalb
des chirurgischen Verfahrens nicht unterbrechen muss, um die Höhe seines oder
ihres Arms einzustellen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht es
somit, die Höhe
seines oder ihres Arms intuitiv einzustellen, um die angenehmste
Position desselben zu finden. Die Einstellung des zumindest einen
Stützelements
kann sehr schnell und sehr leicht ohne das Erfordernis spezieller
Werkzeuge oder Hilfe anderer Personen durchgeführt werden.
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Der
Steuermechanismus ist weiterhin so ausgebildet, dass das zumindest
eine Stützelement abgesenkt
oder angehoben wird, wenn der Kraftlastschalter Zugkräfte detektiert.
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Diese
Maßnahme
hat den Vorteil, dass der Steuermechanismus zum Absenken oder Erhöhen des
zumindest einen Stützelements
nur aktiviert wird, wenn die operierende Person seinen oder ihren
Arm zumindest geringfügig
anhebt. In der normalen Operationsposition der operierenden Person,
deren Arm auf dem zumindest einen Stützelement ruht, ist der Steuermechanismus
inaktiviert, wodurch vermieden wird, dass das zumindest eine Stützelement
abgesenkt oder erhöht
wird, wenn es nicht von der operierenden Person gewünscht ist.
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Der
Kraftlastschalter ist weiterhin so ausgebildet, dass das zumindest
eine Stützelement
in seiner Höhenposition
verbleibt, wenn der Kraftlastschalter eine Kraft detektiert, die
von dem zumindest einen Stützelement
in einem unbelasteten Zustand desselben ausgeübt wird oder eine Druckkraft,
die die Kraft im unbelasteten Zustand übersteigt.
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Die
vorliegende Erfindung hat den Vorteil, dass die Vorrichtung zuverlässiger ist,
da ein ungewolltes Absenken des zumindest einen Stützelements
vermieden wird, wenn der Benutzer der Vorrichtung sich kräftig mit
seinem oder ihrem Arm auf das zumindest eine Stützelement lehnt. In einem unbelasteten
Zustand des zumindest einen Stützelements,
d.h. wenn der Kraftlastschalter im Wesentlichen das Gewicht des
zumindest einen Stützelements
detektiert, ist der Steuermechanismus ebenso inaktiviert, und das
zumindest eine Stützelement
behält
seine Position bei.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Steuermechanismus so ausgebildet,
dass das zumindest eine Stützelement
in seiner Höhenposition verbleibt,
wenn der Kraftlastschalter eine Zugkraft detektiert, die in einem
Bereich von etwa 0 bis etwa 5 N, vorzugsweise etwa 0 bis etwa 2
N liegt.
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Diese
Maßnahme
hat den Vorteil, dass der Steuermechanismus nicht zu empfindlich
auf die Bewegung des Arms des Benutzers reagiert, beispielsweise
wenn die notwendigen Handgriffe in dem chirurgischen Verfahren ausgeführt werden.
Dies bedeutet, dass sogar im Fall, dass der Benutzer seinen oder
ihren Arm geringfügig
anhebt, der Steuermechanismus nicht aktiviert wird und das Stützelement in
seiner Position verbleibt.
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In
diesem Zusammenhang ist es weiterhin bevorzugt, wenn die maximale
Zugkraft, die nicht das Absenken oder Erhöhen aktiviert, einstellbar
ist.
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Auf
diese Weise kann die Empfindlichkeit der Vorrichtung an die spezifischen
Anforderungen der jeweiligen Person, die die Vorrichtung benutzt,
angepasst werden.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist der Steuermechanismus
so ausgebildet, dass das zumindest eine Stützelement abgesenkt wird, wenn der
Kraftlastschalter eine Zugkraft detektiert, die eine erste obere
Kraftgrenze überschreitet,
an der das zumindest eine Stützelement
noch in seiner Position verbleibt, und das Stützelement erhöht wird,
wenn die Kraft eine zweite obere Kraftgrenze überschreitet, an der das Stützelement
abgesenkt wird.
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Das
zumindest eine Stützelement
kann somit durch den Chirurgen oder den chirurgischen Assistenten,
dessen Arm auf dem zumindest einen Stützelement ruht, durch Anheben
seines oder ihres Arms mittels einer kleinen Kraft abgesenkt werden, wobei
es nicht notwendig ist, die Hand oder die Hände zu bewegen, die mit der
Durchführung
der Handgriffe in der chirurgischen Operation fortfahren kann/können. Das
Absenken des zumindest einen Stützelements
ist somit stark vereinfacht, indem lediglich der von dem zumindest
einen Stützelement gestützte Arm
angehoben wird. Das Absenken des zumindest einen Stützelements
wird dann gestoppt, indem lediglich der Arm wieder auf das zumindest eine
Stützelement,
wie zuvor beschrieben, gelehnt wird.
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Des
weiteren kann das Erhöhen
des Stützelements
ebenso leicht von dem Chirurgen oder chirurgischen Assistenten selbst
aktiviert werden, indem er oder sie eine größere Zugkraft auf das zumindest eine
Stützelement
ausübt.
Das Erhöhen
des zumindest einen Stützelements
wird wiederum gestoppt, indem lediglich der Arm auf dem zumindest
einen Stützelement
ruht.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist der Steuermechanismus
so ausgebildet, dass das Stützelement
nur dann erhöht
wird, wenn die vor dem Kraftlastschalter detektierte Kraft die zweite
obere Kraftgrenze um einen vorbestimmten Betrag überschreitet.
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Hierbei
ist von Vorteil, dass die Kräfte
zum Absenken des Stützelements
einerseits und zum Erhöhen
des Stützelements
andererseits für
den Benutzer der Vorrichtung ausreichend unterscheidbar sind. Somit
wird ein ungewolltes Umschalten zwischen dem Absenken des zumindest
einen Stützelements
und dem Erhöhen
des zumindest einen Stützelements
vermieden.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist der Steuermechanismus
so ausgebildet, dass das zumindest eine Stützelement abgesenkt wird, wenn der
Kraftlastschalter eine Zugkraft detektiert, die in einem Bereich
von etwa 0 bis 10 N, vorzugsweise etwa 2 bis etwa 6 N, liegt.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist der Steuermechanismus
so ausgebildet, dass das zumindest eine Stützelement erhöht wird,
wenn der Kraftlastschalter eine Zugkraft detektiert, die zumindest
etwa 3 N, vorzugsweise zumindest etwa 8 N, beträgt.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist der Steuermechanismus
so ausgebildet, dass das zumindest eine Stützelement nur dann erhöht wird, wenn
der Kraftlastschalter eine Zugkraft detektiert, die zumindest etwa
1 N, vorzugsweise etwa 2 N größer als
die maximale Kraft ist, auf deren Ansprechen der Kraftlastschalter
das Absenken des zumindest einen Stützelements aktiviert.
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Die
zuvor genannten Kraftbereiche und -werte, bei deren Detektion der
Kraftlastschalter das Absenken bzw. das Erhöhen aktiviert oder selbige
inaktiviert, können
ohne große
Anstrengungen von dem Benutzer leicht aufgebracht werden und stellen
vorteilhafte Beispiele der zuvor genannten ersten und zweiten oberen
Kraftgrenzen dar.
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Es
versteht sich, dass die obigen Bezugnahmen auf „Zug"-Kräfte
auch als Kräfte
verstanden werden können,
die das Gewicht vermindern, die von dem zumindest einen Stützelement
im unbelasteten Zustand desselben auf den Kraftlastschalter ausgeübt wird.
Die letztere Kraft kann als Nullpunkt der Kraft betrachtet werden,
während
Druckkräfte
einen negativen Wert und Zugkräfte
einen positiven Wert haben.
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Während vorstehend
das Aktivieren des Absenkens oder Erhöhens des zumindest einen Stützelements
infolge eines Anhebens des Arms des Chirurgen oder der chirurgischen
Assistenz durch Zugkräfte
mit unterschiedlichen Stärken
beschrieben wurde, kann es ebenso im Rahmen der vorliegenden Erfindung
in Betracht gezogen werden, das Absenken und Erhöhen des zumindest einen Stützelements
durch Ausüben
von Zugkräften
in unterschiedlichen Richtungen zu aktivieren, beispielsweise indem
eine Kraft auf das zumindest eine Stützelement in entgegengesetzten
seitlichen Richtungen ausgeübt
wird.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist die Tragstruktur
zumindest einen Tragarm auf, der um eine horizontale oder im Wesentlichen
horizontale Schwenkachse in im Wesentlichen aufwärts und/oder abwärts gerichteter
Richtung verschwenkbar ist, so dass ein Verschwenken des Tragarms
um die Schwenkachse das zumindest eine Stützelement erhöht oder
absenkt.
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Diese
Maßnahme
hat den Vorteil, dass Änderungen
der Höhenposition
des zumindest einen Stützelements
in geeigneter Weise durch Verändern des
Winkels des zumindest einen Tragarms, der das zumindest eine Stützelement
trägt,
eingestellt werden können.
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In
diesem Zusammenhang ist es bevorzugt, wenn der zumindest eine Tragarm
um die Horizontale oder im Wesentlichen horizontale Achse in einem Bereich
von etwa +50° bis –50°, vorzugsweise
+20° bis –25° bezüglich der
Horizontalen verschwenkbar ist.
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Mit
diesem Bereich von Bewegungswinkeln des zumindest einen Tragarms
kann ein ausreichend großer
Bereich von kontinuierlichen Höhenpositionen des
zumindest einen Stützelements
eingestellt werden. Durch Begrenzen der Bewegung des zumindest einen
Tragarms in Abwärtsrichtung
wird vorteilhafterweise vermieden, dass der zumindest eine Tragarm in
Berührung
mit dem Patienten kommt, ebenso in einem fehlerhaften Zustand der
Vorrichtung.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist der zumindest eine
Tragarm um eine Vertikale oder im Wesentlichen vertikale Schwenkachse
verschwenkbar, wobei der Arm vorzugsweise um 360° um diese Achse verschwenkbar
ist.
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Diese
Maßnahme
hat den Vorteil, dass nicht nur die Höhenposition des zumindest einen
Stützelements
eingestellt werden kann, sondern das zumindest eine Stützelement
kann auch in anderen räumlichen
Richtungen bewegt werden, so dass der Arm des Chirurgen oder des
chirurgischen Assistenten in für
den in dem chirurgischen Eingriff durchzuführenden spezifischen Handgriff
angenehmste Positionen bewegt werden kann, während der Arm permanent von
dem zumindest einen Stützelement
gestützt wird.
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Wenn
die zuvor genannte Schwenkachse bezüglich der Vertikalen geneigt
und in einer geeigneten Richtung orientiert ist, kann sich das Stützelement
auf einer gekrümmten
Bahn bezüglich
der Horizontalen bewegen, wenn es um die Achse ver schwenkt wird,
und befindet sich in seiner untersten Position nahe der Operationsstelle.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist der Steuermechanismus
weiterhin einen Anschlag auf, der mit dem zumindest einen Tragarm zum
Steuern der Verschwenkung des Tragarms zusammenwirkt, wobei der
Anschlag unter dem Tragarm zum Stützen desselben angeordnet und
in vertikaler oder im Wesentlichen vertikaler Richtung beweglich
ist.
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Zumindest
im Fall, dass der Tragarm ebenso um eine Vertikale oder im Wesentlichen
vertikale Achse verschwenkbar ist, ist der Anschlag so angeordnet,
dass er sich mit dem Tragarm mit bewegt.
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Mittels
des Anschlags wird ein konstruktiv einfacher Mechanismus zum Absenken
und Erhöhen des
zumindest einen Tragarms und dadurch des zumindest einen Stützelements
bereitgestellt. Der weitere Vorteil besteht darin, dass der Anschlag,
der unter dem Tragarm angeordnet ist, ein Herabfallen des Tragarms
auf den Patienten in einem fehlerhaften Zustand der Vorrichtung
vermeidet.
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In
diesem Zusammenhang ist es bevorzugt, wenn der Anschlag durch einen
Elektromotor angetrieben wird, der durch den Kraftlastschalter aktiviert wird.
Durch diese Maßnahme
kann der Steuermechanismus durch eine geringe Anzahl an Teilen aufgebaut
sein, nämlich
den Kraftlastschalter, den einstellbaren Anschlag und den Elektromotor,
was in einer Armauflagenvorrichtung mit geringen Kosten resultiert.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist die Leistung des Motors
so klein, dass sie nicht ausreicht, die Reibungskräfte der
Tragstruktur zu überwinden,
um den Anschlag abzusenken, es sei denn, dass eine Zugkraft auf
den zumindest einen Tragarm ausgeübt wird.
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Diese
Maßnahme
hat den Vorteil, dass der Motor niemals das zumindest eine Stützelement
in einem fehlerhaften Zustand absenken kann, beispielsweise im Fall,
dass der Kraftlastschalter den Motor ansteuert, um den Anschlag
abzusenken, obwohl das zumindest eine Stützelement sich in einem unbelasteten
Zustand oder gar in einem belasteten Zustand befindet.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist eine Signalvorrichtung
vorgesehen, die ein hörbares
und/oder sichtbares Signal erzeugt, wenn das zumindest eine Stützelement
gerade abgesenkt oder erhöht
wird.
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Der
Vorteil dieser Maßnahme
besteht darin, dass der Benutzer der Vorrichtung sofort eine Bewegung
des zumindest einen Stützelements
in Aufwärts-
oder Abwärtsrichtung
erkennen kann. Wenn der Benutzer der Vorrichtung es wünscht, das
zumindest eine Stützelement
abzusenken oder zu erhöhen und
das Absenken oder Erhöhen
beispielsweise durch Ausüben
entsprechender Zugkräfte
auf den zumindest einen Kraftlastschalter wie zuvor beschrieben
aktiviert, kann er oder sie somit sofort durch das hörbare oder
sichtbare Signal verifizieren, ob sein oder ihr Befehl die gewünschte Bewegung des
zumindest einen Stützelements
ausgelöst
hat.
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In
diesem Zusammenhang ist es bevorzugt, wenn die Signalvorrichtung
verschiedene Signale für die
Aufwärts-
und Abwärtsbewegung
des zumindest einen Stützelements
erzeugt.
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Durch
diese Maßnahme
ist die Rückkopplung
der Bewegung des Steuermechanismus auf den Benutzer verbessert,
da es möglich
ist, zwischen der Aufwärts-
und Abwärtsbewegung
aufgrund der verschiedenen Signale für beide Bewegungen zu unterscheiden.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist das zumindest eine
Stützelement
einen Abschnitt zum Stützen
des Arms und zumindest einen Abschnitt für den Arm auf, um Zugkräfte auf
das Stützelement
auszuüben.
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Diese
Maßnahme
hat den Vorteil, dass einerseits der Arm des Chirurgen oder chirurgischen
Assistenten sicher auf dem zumindest einen Stützelement ruhen kann, und andererseits
ermöglicht
es diese Ausgestaltung des zumindest einen Stützelements, dass der Benutzer
der Vorrichtung das Absenken und Erhöhen des zumindest einen Stützelements
wie oben beschrieben befehlen kann, nämlich durch einfaches Ausüben von
Zugkräften
auf den Kraftlastschalter über
das zumindest eine Stützelement,
ohne dass das Bedürfnis
besteht, die Hand des anderen Arms zu benutzen, und ohne die Hand
des Arms zu bewegen, der von dem zumindest einen Stützelement
gestützt
wird.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist das zumindest eine
Stützelement
eine seitliche Öffnung
zum Abnehmen des Arms der operierenden Person von dem Stützelement
auf.
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Diese
Maßnahme
hat den Vorteil, dass der Chirurg zum Abnehmen seines Arms von der
Vorrichtung den Arm einfach seitlich aus dem zumindest einen Stützelement
herausziehen muss.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist das zumindest eine
Stützelement
an der Tragstruktur um eine Horizontale oder im Wesentlichen horizontale
Schwenkachse und/oder um eine Vertikale oder im Wesentlichen vertikale
Schwenkachse verschwenkbar befestigt.
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Durch
diese Maßnahme
ist die Anzahl an Bewegungsfreiheitsgraden des zumindest einen Stützelements
weiter erhöht,
so dass der Benutzer seinen oder ihren Arm in die bezüglich der
Operationsstelle angenehmste Position bewegen kann, während der Arm
permanent von unten gestützt
ist.
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In
diesem Zusammenhang ist es bevorzugt, wenn das zumindest eine Stützelement
um einen Winkel in einem Bereich von +90° bis –90° bezüglich der Vertikalen und/oder
um die vertikale Achse um 360° verschwenkbar
ist.
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Mit
diesen möglichen
Bewegungsbereichen des zumindest einen Stützelements wird eine optimale
Einstellbarkeit des zumindest einen Stützelements bereitgestellt.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist die Tragstruktur
einen Montageabschnitt auf, der zum Befestigen der Struktur an der
Seitenschiene eines Operationstischs geeignet ist.
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In
dieser Ausgestaltung kann die erfindungsgemäße Vorrichtung vorteilhafterweise
an einer Seite eines Operationstischs befestigt werden. Die Vorrichtung
kann somit den Arm oder die Arme des Benutzers von derselben oder
der gegenüberliegenden Seite
des Operationstischs aus stützen.
Der Montageabschnitt kann eine Klemme aufweisen, und der Montageabschnitt
kann so ausgebildet sein, dass die Vorrichtung schnell von dem Operationstisch
durch Anheben derselben aus der Klemme heraus abgenommen werden
kann.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist die Vorrichtung zwei
Stützelemente
zum unabhängigen
Stützen
beider Arme eines Chirurgen während
einer chirurgischen Operation auf.
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Durch
diese Maßnahme
wird der Vorteil erreicht, dass beide Arme eines Chirurgen oder
chirurgischen Assistenten während
einer chirurgischen Operation gestützt werden können, wodurch
eine Ermüdung
weiter vermindert und die Genauigkeit der von der operierenden Person
ausgeführten
Handgriffe weiter erhöht
wird.
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Weitere
Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
und der beigefügten
Zeichnung.
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Es
versteht sich, dass die vorstehend genannten und nachstehend noch
zu erläuternden Merkmale
nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in
anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne
den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird mit Bezug
auf diese hiernach beschrieben. Es zeigen:
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1 eine
Vorrichtung zum Stützen
zumindest eines Arms einer operierenden Person während einer chirurgischen oder
medizinischen Operation in ihrer Gesamtheit und an einem Operationstisch
angebracht;
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2 die
Vorrichtung in 1 teilweise und in vergrößertem Maßstab, wobei
Einzelheiten des Steuermechanismus zum Absenken und Erhöhen des
zumindest einen Stützelements
der Vorrichtung gezeigt sind; und
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3 ein
Kraftlastdiagramm, das das Auslösen
des Absenkens und Erhöhens
des Stützelements
der Vorrichtung in 1 und 2 erläutert.
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1 zeigt
eine in ihrer Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 10 versehene
Vorrichtung zum Stützen
zumindest eines Arms einer operierenden Person (nicht dargestellt)
während
einer chirurgischen oder medizinischen Operation.
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Die
Vorrichtung 10 kann für
alle chirurgischen Disziplinen verwendet werden.
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Die
Vorrichtung 10 weist zumindest ein Stützelement 12 zum Stützen des
zumindest einen Arms, beispielsweise des Chirurgen oder chirurgischen
Assistenten, auf.
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Das
Stützelement 12 ist
an einer Tragstruktur 14 zum Tragen des zumindest einen
Stützelements 12 angeordnet.
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Die
Tragstruktur 14 weist einen ersten Tragarm, der sich vertikal
oder im Wesentlichen vertikal erstreckt, einen zweiten Tragarm 18,
der sich horizontal oder im Wesentlichen horizontal erstreckt, und einen
dritten Tragarm 20 auf, der sich horizontal oder im Wesentlichen
horizontal erstreckt.
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Die
Tragstruktur 14 weist weiterhin einen Montageabschnitt 22 auf,
der eine Klemme 24 aufweist, die den ersten Tragarm 16 aufnimmt.
Die Klemme 24 kann an einer Schiene 26 eines Operationstischs 28 befestigt
werden. Der erste Tragarm 16 kann aus der Klemme 24 zum
Abnehmen der Vorrichtung 10 von dem Tisch 28 herausgehoben
werden.
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Eine
Höhe h
des zweiten Tragarms 18 kann durch vertikales Bewegen des
ersten Tragarms 16 in der Klemme 24 eingestellt
werden. Die Höhe
h des zweiten Tragarms 18 ausgehend von der Oberseite der
Schiene 26 kann in einem Bereich von 100 bis 600 mm, vorzugsweise
von 120 bis 570 mm eingestellt werden.
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Der
erste Tragarm 16 ist mit dem zweiten Tragarm 18 über ein
erstes Gelenk 30 verbunden. Der zweite Tragarm 18 kann
um eine erste vertikale oder im Wesentlichen vertikale Achse 32 um
einen Winkel von 0° bis
360° verschwenkt
werden. Eine Länge
l1 des zweiten Tragarms 18 liegt
im Bereich von 120 mm bis 250 mm, und beträgt vorzugsweise etwa 180 mm.
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Der
dritte Tragarm 20 ist mit dem zweiten Tragarm 18 durch
ein zweites Gelenk 34 verbunden. Das zweite Gelenk 34 ermöglicht es,
dass der dritte Tragarm 20 um eine zweite vertikale oder
im Wesentlichen vertikale Schwenkachse 36 vorzugsweise
in einem Bereich von 0° bis
360° verschwenken
kann. Eine Länge
l2 des dritten Tragarms 20 liegt
im Bereich von etwa 150 mm bis 350 mm, und beträgt vorzugsweise 250 mm.
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Das
Stützelement 12 ist
an dem äußersten Ende
des dritten Tragarms 20 angeordnet und erstreckt sich im
Wesentlichen von dem Letzteren nach oben. Das Stützelement 12 ist weiterhin
an einem dritten Gelenk 38 angebracht, das es ermöglicht, dass
das Stützelement 12 um
eine erste horizontale oder im Wesentlichen horizontale Achse 40 in
einem Bereich von etwa –90° bis +90° bezüglich der
Vertikalen verschwenken kann. Zusätzlich ist das Stützelement 12 mit
dem dritten Tragarm 20 über
ein viertes Gelenk 42 verbunden, das es ermöglicht,
dass das Stützelement 12 um
eine dritte vertikale oder im Wesentlichen vertikale Schwenkachse 44 in
einem Bereich von 0° bis
360° verschwenken
kann.
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Das
Stützelement 12 ist
in Form einer Manschette ausgebildet, so dass es den Arm der operierenden
Person, wenn er in die Manschette eingesetzt ist, um zumindest 180°, vorzugsweise
um 270°,
umgibt, wie in 1 gezeigt ist. Mit anderen Worten weist
das Stützelement 12 zumindest
einen unteren Abschnitt 48 auf, auf dem der Arm, in den
meisten Fällen
der Unterarm der operierenden Person ruhen kann, und einen oberen
Abschnitt 50 auf, der über dem
oder auf der Oberseite des Arms der operierenden Person angeordnet
ist, wenn er in die Manschette eingesetzt ist. Zusätzlich weist
das Stützelement 12 eine
seitliche Öffnung 51 zum
Abnehmen des Arms des Chirurgen auf.
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Die
Tragstruktur 14 ist weiterhin so ausgebildet, dass das
zumindest eine Stützelement 12 zum vorzugsweise
kontinuierlichen Einstellen der Höhe des Arms der operierenden
Person abgesenkt oder erhöht
werden kann, wie hiernach genauer beschrieben wird. Es versteht
sich, dass die zuvor genannte Einstellung der Höhe des Stützelements 12 zusätzlich zu
der Höheneinstellbarkeit
des ersten Tragarms 16 vorgesehen ist, die bereits oben
beschrieben wurde.
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Die
hiernach zu beschreibende Einstellung des Stützelements 12 ist
anders als die Einstellbarkeit des ersten Tragarms 16 eine
selbstadaptierende Einstellbarkeit, die durch einen Steuermechanismus betätigt wird,
der unten beschrieben wird.
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Die
Tragstruktur 14 ist so ausgebildet, dass zumindest der
dritte Tragarm 20 auch um eine zweite horizontale oder
im Wesentlichen horizontale Schwenkachse 52 verschwenkbar
ist. Der Schwenkbereich des dritten Tragarms 20 um die
Achse 52 liegt im Bereich von etwa +30° bis –30° aus der Horizontalen, vorzugsweise
von etwa +20° bis
etwa –25°.
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Mit
Bezug auf 2 weist der Steuermechanismus
einen Anschlag 54 auf, der unter dem dritten Tragarm 20 in
einem Abstand von der Schwenkachse 52 angeordnet ist und
zusammen mit dem dritten Tragarm 20 beweglich ist, wenn
Letzterer um die Achse 36 verschwenkt wird. Der Anschlag 54 wirkt mit
dem dritten Tragarm 20 zusammen, indem er selbigen von
der Unterseite desselben aus stützt.
Der Anschlag 54 ist als mit Gewinde versehene Stange 56 ausgebildet,
die durch eine feststehende mit Gewinde versehene Bohrung 58 hindurchgeht.
Durch Drehen der mit Gewinde versehenen Stange 56 um ihre
Längsachse
in der einen oder anderen Richtung bewegt sich der Anschlag 54 in
vertikaler Richtung aufwärts
oder abwärts
und erhöht
oder senkt den dritten Tragarm 20 und somit das Stützelement 12 ab.
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Der
Anschlag 54 ist relativ zu dem dritten Tragarm mit Ausnahme
der Aufwärts-
und Abwärtsbewegung
zum Schwenken des Tragarms 20, wie zuvor beschrieben, unbeweglich.
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Der
Anschlag 54 wird durch einen Elektromotor 60 angetrieben.
Der Elektromotor 60 ist bidirektional, um den Anschlag 54 in
der einen oder der anderen Richtung zu drehen, und steht mit dem
Anschlag 54 beispielsweise über eine Getriebeanordnung 62 in
Wirkverbindung.
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Der
Steuermechanismus umfasst weiterhin einen Kraftlastschalter 64,
der als Lastzelle ausgebildet ist, die mit dem Stützelement 12 in
Wirkverbindung steht und das Absenken oder Erhöhen des Stützelements 12 beim
Detektieren von Druck- und/oder Zugkräften, die über das Stützelement 12 auf den
Kraftlastschalter 64 wirken, aktiviert.
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Der
Kraftlastschalter 64 ist mit dem Elektromotor 60 über eine
Steuerschaltung verbunden, die in 2 einfach
als Linie 65 dargestellt ist.
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In
Abhängigkeit
von Zug- und/oder Druckkräften
aktiviert der Kraftlastschalter 64 den Motor 60,
um den Anschlag 54 in der einen Richtung zum Erhöhen des
Stütz elements 12 oder
in der entgegengesetzten Richtung zum Absenken des Stützelements 12 zu
drehen, oder der Kraftlastschalter 64 stoppt den Elektromotor 60,
so dass das Stützelement 12 in
der eingestellten Position verbleibt, wie hiernach genauer mit Bezug
auf 3 beschrieben wird.
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3 zeigt
ein Diagramm, in dem die Kraft F, die auf den Kraftlastschalter 64 wirkt,
als Vektor gezeichnet ist und daher positive und negative Werte annehmen
kann. Der Nullpunkt (0 N) ist in dieser Darstellung als die Kraft
gewählt
worden, die von dem Kraftlastschalter 64 in einem unbelasteten
Zustand des Stützelements 12 detektiert
wird. Dies ist der Zustand, wenn das Stützelement 12 mit seinem
Eigengewicht zusammen mit den strukturellen Teilen der Tragstruktur 14 zwischen
dem Kraftlastschalter 64 und dem Stützelement 12 auf den
Kraftlastschalter 64 wirkt. In diesem Zustand, d.h., wenn
der Kraftlastschalter 64 eine Kraft von 0 N detektiert,
aktiviert der Kraftlastschalter 64 nicht den Motor 16 oder
gibt an den Elektromotor 60 ein Signal, stillzustehen.
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Das
Stützelement 12 verbleibt
ebenso in seiner Höhenposition,
wenn der Kraftlastschalter 64 eine Druckkraft detektiert,
die die Kraft in dem unbelasteten Zustand des Stützelements 12 übersteigt. Dies
ist der Fall, wenn der Chirurg seinen oder ihren Arm in das Stützelement 12 eingesetzt
hat und sich auf den unteren Abschnitt 48 desselben lehnt.
Solche Druckkräfte
entsprechen einem negativen Wert der Kraft F. In jedem Fall, wenn
die Kraft F einen negativen Wert einnimmt, verbleibt das Stützelement 12 in seiner
Höhenposition.
Nichtsdestoweniger kann das Stützelement 12 um
die horizontale Achse 40 und um die vertikale Achse 44 in
dieser Situation bewegt werden, und auch die Bewegungen der Tragarme 20 und 18 um
die Achsen 36 und 32 sind in dieser Situation frei,
während
der Arm des Chirurgen sicher auf dem Stützelement 12 ruht.
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Ein
Verbindungsarm 66 zwischen dem Stützelement 12 und dem
Gelenk 38 ist so kurz wie möglich, um nicht das Gefühl des Arms
des Chirurgen zu vermindern und nicht die Genauigkeit der chirurgischen
Operation zu beeinträchtigen.
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Es
gibt ein weiteres Intervall A von Kräften F von etwa 0 bis etwa
5 N, in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
von etwa 0 bis etwa 2 N von Zugkräften, die, wenn sie von dem
Kraftlastschalter 64 detektiert werden, diesen ebenfalls
nicht veranlassen, den Motor 60 zu aktivieren, um den Anschlag 54 abzusenken
oder zu erhöhen.
Somit ist der Bereich A ein Pufferbereich von Kräften, dessen obere Grenze vorzugsweise
auf die Anforderungen des Benutzers der Vorrichtung 10 einstellbar
ist und der ein unerwünschtes
Aktivieren des Motors 60 zum Absenken oder Erhöhen des
Stützelements 12 verhindert.
Mit anderen Worten verhindert das Intervall A, dass die Vorrichtung 10 zu
empfindlich auf die Bewegungen des Arms des Chirurgen reagiert,
die normalerweise in einem chirurgischen Verfahren vorkommen, beispielsweise
wenn ein medizinisches Instrument bedient wird.
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Dem
Bereich A folgt ein Bereich L von Zugkräften, die, wenn sie von dem
Kraftlastschalter 64 detektiert werden, Letzteren veranlassen,
den Motor 60 zu aktivieren, nämlich den Anschlag 54 in
einer Richtung zu drehen, der den Anschlag 54 und daher den
dritten Tragarm 20 und dadurch das Stützelement 12 absenkt.
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In
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beginnt
der Bereich L bei etwa 2 N und endet bei etwa 6 N, jedoch kann die
untere Grenze des Bereichs L auch 0 N und 10 N sein; die obere Grenze kann
vorzugsweise gemäß den Anforderungen
des Chirurgen einstellbar sein.
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Ein
weiterer Bereich R von Zugkräften
F, die zumindest etwa 3 N, im vorliegenden Ausführungsbeispiel zumindest etwa
8 N überschreiten,
bewirken, wenn sie vom Kraftlastschalter 64 detektiert
werden, das selbiger den Elektromotor 60 auslöst, um den Anschlag 64 in
der entgegengesetzten Richtung zu drehen, um den Anschlag 54 und
somit den dritten Tragarm 20 und dadurch das Stützelement 12 zu
erhöhen.
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Die
zuvor erwähnten
Zugkräfte
können
einfach durch den in das Stützelement 2 eingesetzten Arm
des Chirurgen ausgeübt
werden, indem der Arm des Chirurgen in dem Stützelement 12 angehoben wird
und dadurch in Berührung
mit dem oberen Abschnitt 50 des Stützelements 12 kommt,
wodurch die Aktivierungskraft auf den Kraftlastschalter 64 ausgeübt wird.
Um das Stützelement 12 abzusenken,
hebt der Chirurg seinen oder ihren Arm mit einer kleinen Kraft an,
und um das Stützelement 12 zu
erhöhen, hebt
er oder sie den Arm mit einer größeren Kraft
an. In jedem Fall kann der Chirurg die Hand desselben Arms, der
von dem Stützelement
gestützt
wird, stillhalten, so dass keine störende Wechselwirkung zwischen
dem Einstellen der Höhenposition
des Stützelements
und dem gerade ausgeführten
chirurgischen Verfahren auftritt.
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Um
die Betriebssicherheit der Vorrichtung zu erhöhen, ist ein weiterer Bereich
S2 von Kräften vorgesehen, nämlich Zugkräften, die,
wenn sie von dem Kraftlastschalter 64 detektiert werden,
selbigen nicht veranlassen, den Elektromotor 60 zu aktivieren,
sondern den Motor 60 zu stoppen oder den Motor 60 zu inaktivieren,
wodurch die aktuelle Höhenposition
des Stützelements 12 aufrechterhalten
bleibt.
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Dieser
Bereich S2 von Kräften ist ein Intervall von
zumindest 1 N, vorzugsweise zumindest etwa 2 N über der maximalen Kraft, auf
deren Ansprechen der Kraftlastschalter 64 das Absenken
des Stützelements 12 aktivieren
würde,
d.h. sie ist vorzugsweise etwa 2 N größer als die obere Grenze des
Kräftebereichs
L.
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Die
Leistung des Elektromotors 16 ist so gewählt, dass
Reibung in der Vorrichtung 10 nur überwunden werden kann, wenn
die operierende Person etwas von dem Gewicht der Tragstruktur 14 durch Anheben
ihres Arms in dem Stützelement 12 wegnimmt.
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Die
Leistung des Motors ist des weiteren vorzugsweise so, dass das Stützelement 12 in
ungefähr 10
Sekunden von der vollkommen abgesenkten in die vollkommen erhöhte Position
läuft.
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Die
Vorrichtung 10 weist weiterhin eine Signalvorrichtung (nicht
dargestellt) zum Erzeugen eines hörbaren und/oder sichtbaren
Signals auf, wenn das zumindest eine Stützelement 12 abgesenkt
oder erhöht
wird. Die Signalvorrichtung erzeugt verschie dene Signale für die Aufwärts- und
Abwärtsbewegung
des zumindest einen Stützelements 12.