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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Eingabeeinheit für eine medizinische Vorrichtung
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Hierbei sind medizinische
Vorrichtungen gemeint, die in sterilen Umgebungen wie beispielsweise
in einem Operationssaal zum Einsatz gelangen. Solche medizinische
Vorrichtungen im Sinne dieser Erfindung sind z.B. ein Operationsmikroskop,
ein Phako-Emulsifikator, eine Narkose-Gerät, eine Herz-Lungen-Maschine, Saug-Spül-Geräte, Lichtsteuerungen,
Tischverstellungen, Elektro-Couter usw. Allen solchen medizinischen
Vorrichtungen ist gemeinsam, dass sie für den Einsatz in einem Operationssaal
hohen Sterilitätsanforderungen
genügen
müssen.
Die Eingabeeinheiten, Tastaturen oder Steuerpulte hierfür sind wünschenswerterweise
auch sterilisierbar, sodass der Chirurg selber oder weiteres steriles
Personal diese medizinischen Vorrichtungen auch bedienen kann, ohne
unsteril zu werden. Weiterhin ist es wünschenswert, dass der Chirurg
Operationen durchführen kann,
ohne auf Hilfspersonal angewiesen zu sein. Die tatsächliche
Situation und die Schwierigkeiten, die Eingabeeinheiten von solchen
medizinischen Vorrichtungen steril zu bekommen, sei exemplarisch am
Stand der Technik hierzu bei Operationsmikroskopen dargestellt.
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Operationsmikroskope
und andere medizinische technische Vorrichtungen aus einer sterilen Umgebung
sind in der Regel mit einer Eingabeeinheit versehen, die Idealerweise
auch durch den Chirurgen selbst bedient werden kann. Über diese
Eingabeeinheit soll der Chirurg in der Lage sein, die verschiedensten
Funktionen der medizinischen Vorrichtung zu steuern. Bei einem Operationsmikroskop sind
diese Funktionen beispielsweise die Bewegungs-Funktionen des Operationsmikroskops,
wie z.B. Bewegung in X-Y,
aber auch in Z (Höhe),
Steuerung des Zooms (Vergrößerungsfunktion), Fokussieren,
Lösen und
Feststellen von Bremsen, etc. Weitere Funktionen, die wünschenswerterweise
durch den Chirurgen selbst über
diese Eingabeeinheit gesteuert werden sollen, können Ein- oder Ausblendungen
von Zusatzinformationen oder -bildern, Steuerung von zusätzlichen
Betrachter-Ausgängen,
Blenden oder bestimmte Betrachtungs-Modi (Helligkeit, Kontrast, Konturen)
etc. sein.
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Die
Hände des
Chirurgen müssen
für die Durchführung einer
Operation jedoch steril sein und müssen es auch nach dem Bedienen
der Eingabeeinheit noch sein.
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Herkömmlicherweise
sind die Eingabeeinheiten auf einem Paneel mit Drucktasten ausgestaltet.
Es gibt auch Ausführungen
mit Touch-Screens o.ä.
Solche herkömmliche
Ausgestaltungen von Eingabeeinheiten lassen sich aufgrund ihrer
elektrischen Kontakte, Vertiefungen und Ritzen nicht zuverlässig sterilisieren.
Demzufolge ist es üblich,
die Eingabeeinheiten in sterile Tüten einzupacken. Dieses wiederum
ist mit deutlichen Nachteilen hinsichtlich der Bedienbarkeit dieser
Eingabeeinheiten verbunden. Die Sicht auf die Symbole der Tasten
und das taktile Empfinden des Chirurgen (sowieso schon behindert
durch die Steril-Handschuhe) beim Bedienen der Tasten ist eingeschränkt. Außerdem kann
die Folie der sterilen Tüte,
wenn sie zu locker sitzt, die Tasten verklemmen. Wenn sie andererseits
zu straft über die
Tastatur gespannt ist, kann der Druck auf eine Taste auch eine benachbarte
Taste auslösen.
Beides kann somit zu unerwünschten
Fehlfunktionen führen.
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Von
der belgischen Firma Medsys ist ein kabelloses Handsteuergerät für die Steuerung
der Bewegungen eines Laparoskops unter dem Namen „The LapMan® Remote
Hand Control" auf
den Markt gebracht worden, das hinsichtlich Materialwahl und Dichtheit
so gebaut ist, dass es einige wenige Male (maximal bis zu zehn Mal)
sterilisiert werden kann. Diese Lösung weist somit hohe Kosten
und für
einen Dauerbetrieb mangelnde Funktionssicherheit auf. Sie ist außerdem auf
wenige, einfache Bewegungs-Steuerfunktionen
eines Laparoskops begrenzt.
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Es
gibt auch Bedien-Lösungen
für Operationsmikroskope
oder andere medizinische Vorrichtungen, die in sterilen Umgebungen
zum Einsatz gelangen, die durch den Chirurgen mit dem Fuß oder dem
Mund gesteuert werden. Fußsteuerungen
weisen den Nachteil auf, dass sie dem Chirurgen den ruhigen, sicheren
Stand auf zwei Füßen nehmen
und ein zusätzliches
Display vorhanden sein muss, auf dem dem Chirurgen die jeweilige
Funktion angezeigt wird, die er gerade mit dem Fußpedal bedient.
Mit Mundsteuerungen hingegen ist es schwierig, die Sterilitätserfordernisse
einzuhalten, sie sind auch schwierig zu bedienen und werden der
Komplexität und
Vielfalt der Steuerfunktionen – z.B.
eines Operationsmikroskops – nicht
gerecht.
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Somit
sind auch Sprachsteuerungen zur Steuerung insbesondere von Operationsmikroskopen
entwickelt worden. Diese sind kostenintensiv. Sie sind für reine
Umschaltfunktionen sehr praktikabel, wie z.B. Licht ein- und ausschalten.
Sprachsteuerungen sind jedoch für
die Steuerung kontinuierlicher Funktionen weniger geeignet, da sie
ein definiertes Ansteuern, z.B. die Einstellung eines diskreten
Vergrößerungswertes,
schlecht gewährleisten.
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Die
tatsächliche
Situation in vielen Operationssälen
ist vielmehr die, dass der Chirurg einer „unsterilen" Operationsschwester
mündliche
Anweisungen gibt, wie sie eine außerhalb des unmittelbaren Operations-Bereichs
angeordnete herkömmliche Eingabeeinheit
bedienen möge.
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Die
Aufgabe der Erfindung ist es somit, eine Eingabeeinheit für eine medizinisch-technische
Vorrichtung für
sterile Umgebungen zu schaffen, die zuverlässig und beliebig oft sterilisiert
werden kann und vom Chirurgen selbst mit einer direkten Rückmeldung
bedient werden kann.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
Verwendung einer sterilisierbaren Platte gelöst, auf die Bediensymbole projiziert
und deren Betätigung
detektiert und erfasst wird.
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Dieser
Idee liegt eine virtuelle Tastatur zugrunde, wie es sie neu aus
dem Bereich des Computerzubehörs
gibt. Die Firma iBIZ Technology Corporation, die u.a. auf Computerzubehör spezialisiert
ist, hat eine virtuelle Computer-Tastatur
vorgestellt, die die Eingabe vor allem bei kleinen mobilen Geräten, wie
etwa Mobiltelefonen oder Handhelds erleichtert. Hierbei wird mittels
eines Laser-Beamers und abbildender optischer Elemente das Bild
einer Computer-Tastatur auf eine beliebige Oberfläche projiziert. Sensoren
erkennen die „gedrückten" Tasten und übertragen
die Befehle kabellos an das jeweilige Endgerät.
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Der
Erfinder erkannte, dass nach gleichem Prinzip eine sterilisierbare
Eingabeeinheit für
eine medizinisch-technische Vorrichtung für sterile Umgebungen realisiert
werden kann, indem mittels eines Projektions-Moduls eine den Anforderungen
an eine Steuerung der jeweiligen medizinisch-technischen Vorrichtung angepasste „Tastatur" auf eine sterilisierbare
Platte projiziert wird.
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Die
Projektion erfolgt vorzugsweise mit Lichtstrahlen, deren Wellenlänge im sichtbaren
roten Spektralbereich liegen, es sind jedoch auch andere Wellenlängen einsetzbar,
die im Zusammenspiel mit der Operations-Beleuchtung gute Sichtbarkeit der Bediensymbole
gewährleisten.
Die Betätigung
eines einzelnen – oder
auch mehrerer – projizierter
Bediensymbole durch den Chirurgen wird mittels eines Detektions-Moduls
erfasst und an eine Elektronik-Einheit der medizinisch-technischen
Vorrichtung weitergegeben. Hierbei sei die Funktionsweise des Detektions-Moduls dahingestellt,
diese kann beispielsweise durch Reflexion, durch Ermittlung der Lage
der Fingerspitze oder durch Unterbrechung des jeweiligen Lichtstrahls
am Projektionsort erfolgen.
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Das
Projektions-Modul, das Detektions-Modul und die Sende-Empfangs-Einheit werden als
separate Einheiten beschrieben, sie können jedoch auch in einem Gerät vereint
sein.
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Die
Betätigung
eines Bediensymbols wird vorzugsweise durch ein akustisches oder
optisches Signal (z.B. Aufblinken oder Ändern der Wellenlänge des
verwendeten Lichts) angezeigt, sodass der Chirurg eine Rückmeldung über die
Betätigung
des Bediensymbols erhält.
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Die
sterilisierbare Platte besteht vorzugsweise aus Edelstahl, kann
jedoch auch aus Silber bestehen oder zumindest versilbert oder mit
Nano-Silber-Partikeln
beschichtet sein. Sonstige antimikrobielle Beschichtungen sind natürlich nicht
ausgeschlossen. Die sterilisierbare Platte kann jedoch auch aus
formstabilem Kunststoff oder Glas bestehen. Entscheidend ist, dass
das Material, aus dem die sterilisierbare Platte gefertigt ist,
den physikalischen bzw. gesetzlichen Anforderungen an die Autoklavierbarkeit
genügt.
Diese liegen heute bei ca. 135 Grad Celsius, unter einer Aussetzung
von gesättigter Luftfeuchtigkeit
bzw. gesättigtem
Dampfdruck bei einer Dauer von ca. 15 Minuten.
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Es
ist auch alternativ möglich,
ein steriles Tuch auf die Platte zu legen oder eine sterile Folie
auf die Platte aufzukleben.
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Die
sterilisierbare Platte kann an der medizinisch-technischen Vorrichtung
selbst angeordnet sein. Als bevorzugter Anbringungsort für die sterilisierbare
Platte kommt jedoch eine Befestigung am Operationstisch, also im
unmittelbaren Operationsbereich, in Betracht. Der Operationstisch
ist hierfür vorzugsweise
mit einer abnehmbaren, sterilisierbaren Platte ausgestattet, die
mit einem Schwanenhals oder mit einer Gelenkkonstruktion oder mit
beidem befestigt ist. Die sterilisierbare Platte ist dadurch frei im
Raum positionierbar und bevorzugt auch um die eigene Achse drehbar.
Weiterhin bevorzugt ist die sterilisierbare Platte, z.B. mittels
einer feststellbaren Führung
in einer Schiene, an allen vier Seiten des Operationstisches platzierbar.
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Als
weitere Anbringungsorte kommen ein Operationsstuhl, ein Instrumententisch
oder ein eigens dafür
vorgesehenes Gestell, die Elektronik-Einheit des Operationsmikroskops,
das Mikroskop selbst, das Stativ des Operationsmikroskops oder aber
eben auch andere Geräte
in Frage, die sich im unmittelbaren (sterilen) Operationsbereich
befinden. So ein Gerät
kann z.B. ein Phako-Emulsifikator sein.
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Eine
weiterhin bevorzugte Ausgestaltungsvariante einer erfindungsgemäßen sterilen
Eingabeeinheit ist dabei so ausgestaltet, dass über sie sowohl die medizinisch-technische
Vorrichtung (wie z.B. das Operationsmikroskop), als auch beispielsweise
ein Phako-Emulsifikator oder andere Geräte bzw. medizinisch-technische
Vorrichtungen steuerbar sind. Diese beispielhaft genannten Geräte können durch
Bedienen eines dem Gerät
entsprechenden virtuellen Symbols ansteuerbar gemacht werden.
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Das
Projektions-Modul und das Detektions-Modul sind vorzugsweise mittels
einer Halterung oder Klemme an der sterilen Platte angeordnet. Als weitere
Anbringungsorte für
die beiden Module (oder die Einheit, die sie bilden, s.o.) sind
jedoch auch der Mikroskopkörper
oder das Stativ des Operationsmikroskops denkbar. Sterilisierbare
Ausführungen
dieser beiden Module oder der Einheit sind natürlich bevorzugt, mindestens
spritzwassergeschützte
ebenso. Die Module können
alternativ oder zusätzlich
unter einer transparenten, sterilisierbaren Haube untergebracht
sein.
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Die Übertragung
der Signale des Detektions-Moduls an die Elektronik-Einheit der zu steuernden
medizinisch-technischen Vorrichtung kann via einem Kabel erfolgen.
Um jedoch, insbesondere, wenn das Detektions-Modul an der sterilen Platte am Operationstisch
angeordnet ist, keine störenden
Kabel auf dem Boden liegen zu haben, ist eine kabellose Datenübertragung
bevorzugt.
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Die
erfindungsgemäße Eingabeeinheit
ist in einer weiterhin bevorzugten Ausgestaltungsvariante als eine
auswechselbare, sogenannte Plug-and-Play-Einheit ausgestaltet. Dadurch wird
gewährleistet,
dass die Eingabeeinheit von einer medizinisch-technischen Vorrichtung
entfernbar ist und an eine andere angeschlossen werden kann und
sofort betriebsbereit ist.
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Weitere
Ausbildungen der Erfindung sind in den Figuren und in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
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Die
Bezugszeichenliste ist Bestandteil der Offenbarung.
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Anhand
von Figuren wird die Erfindung symbolisch und beispielhaft näher erläutert.
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Die
Figuren werden zusammenhängend
und übergreifend
beschrieben. Gleiche Bezugszeichen bedeuten gleiche Bauteile, Bezugszeichen
mit unterschiedlichen Indices geben funktionsgleiche oder ähnliche
Bauteile an.
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Die
Figuren gehen beispielhaft von einem Operationsmikroskop als medizinisch-technischer Vorrichtung
in steriler Umgebung im Sinne der Erfindung aus. Die Erfindung ist
jedoch nicht auf Operationsmikroskope eingeschränkt, sondern in Verbindung
mit allen anderen medizinisch-technischen
Vorrichtungen anwendbar, die in sterilen Umgebungen, wie z.B. in
einem Operationssaal verwendet werden.
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Es
zeigen dabei
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1 – eine erfindungsgemäße Stativanordnung
mit einer Eingabeeinheit an einem Operationstisch und
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2 – eine weitere
erfindungsgemäße Stativanordnung
mit einer Eingabeeinheit, die am Mikroskopkörper angeordnet ist.
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In 1 ist
ein Operationsmikroskop 1 mit einem Stativ 2 dargestellt.
Das Stativ 2 steht auf einem Stativfuß 15, aus dem ein
vertikaler Träger 3 herausragt.
Aus Gewichts- und Balancegründen
ist eine Elektronikeinheit 4 mit einem möglichst
tiefen Schwerpunkt an dem vertikalen Träger 3 bzw. an dem
Stativfuß 15 angeordnet
dargestellt. Mittels eines Gelenks 13a ist ein horizontaler
Träger 5 schwenkbar
am vertikalen Träger 3 gelagert.
Die Elektronikeinheit 4 kann auch an diesem horizontalen
Träger 5 angeordnet
sein. Ein Mikroskopkörper 6 ist
mit einem Gelenk 13b schwenkbar am distalen Ende des horizontalen
Trägers 5 angeordnet.
Unter dem Mikroskopkörper
befindet sich ein Operationstisch 12, der eine Führungsschiene 17 aufweist.
Eine Eingabeeinheit 7 ist mit Gelenken 13c und 13d und einem
Schwanenhals 18 mit einer Halterung 20 in beliebigen
Positionen entlang der Führungsschiene 17 feststellbar.
Die Eingabeeinheit 7 besteht aus der sterilisierbaren Platte 10,
einem Projektions-Modul 7b, das mit einer Klemme 19 an
der sterilisierbaren Platte 10 befestigt ist. Das Projektions-Modul 7b projiziert mittels
eines Lichtstrahls 11 die virtuelle Tastatur auf die sterilisierbare
Platte 10. Die Betätigung
eines Symbols der Tastatur (Darstellung in folgender 2)
wird von einem Detektions-Modul 7a erfasst, das sich in
dieser Darstellung hinter dem Projektions-Modul 7b befindet.
Das Signal des Detektions-Moduls 7a wird an eine erste
Sende/Empfangseinheit 16a weitergegeben. Das Detektions-Modul 7a,
das Projektions-Modul 7b und die erste Sende-/Empfangseinheit 16a sind
beispielsweise mit Kabeln mit lösbaren
Steckverbindungen verbunden. Diese drei Module können jedoch auch als eine Einheit
ausgestaltet sein. Die erste Sende-/Empfangseinheit 16a überträgt das Signal
von dem Detektions- Modul 7a kabellos
(z.B. via elektromagnetischer Strahlung oder Infrarot oder Ultraschall)
an eine zweite Sende-/Empfangseinheit 16b, die auf der
Elektronik-Einheit 4 des Operationsmikroskops 1 angeordnet
ist. Diese zweite Sende-/Empfangseinheit 16b leitet die
empfangenen Signale an die Elektronik-Einheit 4 weiter.
Auf diese Weise findet eine Steuerung der Funktionen des Operationsmikroskops 1 über eine
sterile Tastatur statt.
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In 2 ist
ein erfindungsgemäßes Operationsmikroskop 1 dargestellt,
das sich von dem Operationsmikroskop nach 1 dadurch
unterscheidet, dass die sterilisierbare Platte 10 am Mikroskopkörper 6 angeordnet
ist. Hierfür
ist eine nicht näher
dargestellte Halterung vorgesehen, damit die sterilisierbare Platte 10 als
Einzelteil sterilisiert werden kann. Diese Halterung kann ähnlich der
Halterung 19 aus 1 ausgebildet
sein. Es ist jedoch auch eine Befestigung der sterilisierbaren Platte 10 mit
Magneten denkbar. Das ebenfalls am Mikroskopkörper 6 angeordnete Projektions-Modul 7b projiziert
mit Lichtstrahlen 11 auf die sterilisierbare Platte 10 ein
virtuelles Bedienfeld mit Symbolen 9. Ein Antippen eines
Symbols 9 wird von dem hier ebenfalls, aber nicht zwingend
am Mikroskopkörper 6 angeordneten
Detektions-Modul 7a erfasst. Das Detektions-Modul 7a generiert
ein Signal, das, wie schon bei dem Operationsmikroskop nach 1,
durch die erste Sende/Empfangseinheit 16a der zweiten Sende-/Empfangseinheit 16b auf der
Elektronikeinheit 4 übermittelt
wird.
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- 1
- Operationsmikroskop
- 2
- Stativ
- 3
- Vertikaler
Träger
- 4
- Elektronik-Einheit
- 5
- Horizontaler
Träger
- 6
- Mikroskopkörper
- 7
- Eingabeeinheit
- 7a
- Detektions-Modul
- 7b
- Projektions-Modul
- 8
- Eingabeelemente
- 9
- Symbol
- 10
- Sterilisierbare
Platte
- 11
- Lichtstrahl
- 12
- Operationstisch
- 13a–d
- Gelenk
- 15
- Stativfuß
- 16
- Sende-/Empfangseinheit
- 17
- Führungsschiene
- 18
- Schwanenhals
- 19
- Klemme
- 20
- Halterung