DE6900877U - Verstellbares stativ fuer ein optisches beobachtungsgeraet. - Google Patents
Verstellbares stativ fuer ein optisches beobachtungsgeraet.Info
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Description
*.r, not. W. KÖRBER ·' * mi ®
ing. j. scHMiDT-EVERS ;
PATENTANWÄLTE I
28* Dezember 1972 I
Gebrauchsmusteranmeldung G 69 oo 877,1
Contraves AG
Gegenstand vorliegender Erfindung ist ein verstellbares Stativ
für ein optisches Beobachtung^gerät, vorzugsweise für ein
Binocular-Mikroskop. Derartige Stative und Beobachtungsgeräte
werden von Gehirnchirurgen zur Ausführung von Eingriffen, beispielsweise zum Schliessen beschädigter Blutgefässe benötigt,
we5J_ die zu behandelnden Organteile und die verwendete Instrumente
so kleine Dimensionen haben, dass sie nur in entsprechender· optischer Vergrösserung - vorzugsweise stereoskopisch beobachtbar
sind.
Bei bekannten Stativanordnungen ist das Beobachtungsgerät
kardanisch an einen selbst höhenverstellbaren Gelenkgestell so
befestigt, dass es in alle Punkte j3ier Einstellungsebene verstellbar
und jeweils auf den gewünschten Objektort orientierbax*
ist. Dabei setzi: aber die Verstellung voraus, dass der
betreffende Chrurg die Operation unterbricht und unter Gebrauch
seiner Hände die» gewünschte Verstellung herbeiführt.; AüsSerdem
muss nach der neuen Orientierung des Beobachtungsgerätes
praktisch immer auch die optische Scharfstellung wieder eingestellt werden. Derartige Neueinstellungen sind zeitraubend
und es ist wünschenswert, dies ohne Gebrauch der Hände des
Chirurgen bewerkstelligen zu können.
Das erfindungsgemässe Stativ ist dadurch gekennzeichnet, dass
mit dem Beobaclitungsgerät eine Kopfstütze mechanisch verbunden
ist und dass in der Kopfstütze Steuerorgane für Antriebseinheiten von Stativteilen derart angeordnet sind, dass
in Abhängigkeit von entsprechenden Kopfbewegungen relativ zu den Steuerorganen der Kopfstütze über die steuerbaren Antrieb»-
einheiten Bewegungen des Beobachtungsgerätes in entsprechenden Freiheitsgraden auslösbar sind. Mit Vorteil wird vorgesehen,
dass das Beobachtungsgerät auf einen Ln mindestens einer
Koordinationrichtung relativ zum Stativ translätorisch verstellbaren
Objektort einstellbar ist und in dieser Einteilung durch die Einwirkung von Kopfbewegungen des Beobachters auf
die mit dem Beobachtungsgerät mechanisch verbundene Kopfstütze um den eingestellten Objektort als Drehzentruia in mindestens
einer Drehrichtung schwenkbar ist.
Dadurch wird dem Beobachten ermöglicht, die Operationsstelle ,
lediglich durch entsprechenden Kopfversteilung aus einer anderen günstigeren Blickrichtung zu betrachten, wobei die
Scharfeinstellung auf recherhalten bleibt, weil ja die
Schwenkung des Beobachtungsgerätes um einen festen Objektort
(Operationsstelle) als Drehzentrum erxolgt:.
Damit am Beobachtungsgerät andere Distanzen zum Oöjektort einstellbar sind, ist ait Vorteil ein Geräteträger vorgesehen, !
an welchem das Beobachungsgerät zusammen mit der Kopfstütze
13-
zur optischen Scharfstellung auf den Objektort in der Beobachtungsrichtung,
d.h. in Richtung der optischen Achse, verstellbar ist, um zwei je auf den Objektort gerichtete, winklig
zueinander orientierte Drehachsen verschwenkbar ist.
Bei einer veireinfäcnieFt ÄüsfühF-ungsforin des erfindungsgeisässen
Systemes kann der Geräteträger um ein auf den Objektort gerichtetes
Drehlager in einem Winkelarm schwenkbar sein, und der Winkelarm um ein ebenfalls auf den Objektort gerichtetes
Drehlager seinerseits in einem nach mindestens einer Koordinatenrichtung translatorisch verstellbaren Ständerteil schwenkbar
sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird aber der Geräteträger
einen Seitenteil eines Gelenkparallelogrammes bildena der
stets auf eine den Objektort definierende offene Ecke des Parallelogrammes gerichtet ist und in der Parallelogrammebene
um dessen offene Ecke schwenkbar ist. Mit gros*sem Vorteil ist vorzusehen, dass die Drehbewegungen des Geräteträgers um
dessen eingestellten Objektort einerseits und die Bewegungen zum Verlagern des Objektortes andererseits durch gruppenweise
zu gemeinsamer Wirkung steuerbare Feststellorgane gemeinsam verhindert oder gemeinsam freigegeben werden können. Die :
reinen Drehbewegungen des Geräteträgers bzw. des Beobachtungs-\
gerätes um zwei sich im eingestellten Objektort kreuzende Drehachsen sind, sofern geeignete Gewichtsausgleichsmechanismen
vorgesehen werden, ohne besondere Schwierigkeiten direkt:
durch die Einwirkungen des Kopfes auf die Kopfstütze erzeugbar.
Hingegen ist das nicht so einfach für die Erzeugung der zur Einstellung eines anderen Objektortes notwendigen translatorischen
Verschiebebewegungen des Geräteträgers.
Die Verstellung des Objektortes kann durch Verschiebebewegungen
von Stativteilen in drei Richtungen oder durch Verdrehungen von Stativteilen in mindestens zwei Richtungen, kombiniert
mit Bewegung in der Bepbachtungsrichtung, erfolgen. Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind in der
Zeichnung dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 einen Aufriss durch sinen Teil einer ersten \ Ausführungsform;
Fig. 2 einen Aufriss, teilweise im Schnitt,, durch eine vervollkommnete, bevorzugte Ausführungsform in
halbschematischer Darstellung;
Fig. 3 einen Teilgrundriss nach der Linie III-III von
Fig. 2;
Fig. h ein elektrisches Prinzipschema für* die Steuerung
der Motoren von Fig. 2.
Gemäss Fig. 1 ist ein Kaschinenständerteil lix: nicht
stellter Weise in nindestens einer der schesatisch eingezeichneten
Koordinate- nrich tun gen Xs Y3, Z relativ zu einen feststehenden
Stativsockel -translatorisch verschiebbar. In eines
nit des Ständertreil 1 verbundenen Drehlager* 2 ist ein
aHnkelara 3 un die Achse A3 drehbar gelagert. As freien Ende
des Kinkelarmes 3 ist ein Drehlager *i für den Tragkörper 5
eines Eeobachtungsgerates δ eingesetzt, so dass der Körper? 5
saut den Beobachtungsgerät 6 üb die Drehachse A- drehbar ist.
IfcLe Drehachsen ä_ des l-iinkelarnes 3, bzw. A^ des Tragkörpers
kreuzen sich iss. Fvauct 0, der den Qbnektoirt bildet. As Tragkörper
5 ist eine Führungsehiene 7 derart befestigt, dass
in einer Führungsnut: dieser· Schiene 7 ein Binokular-Kikroskop
6 als Beobachtungsgerät und eine dasit durch einen gemein-
sanier· Träger So verbundene Kopfstütze S in Richtung öes
Pfeiles ?„, d.h. in Richtung von und zum Objektort 0 verschiebbar
ist, was in an sich bekannter Weise über einen. Zahnstangentrieb mit eines Einsteilrad 7 ο erfolgen kamin. Das
Hinokular-I-ükroskop 6 bleibt also bei Verdrehungen des Tragkörpers
5 um die Achse A5 und des Winkelarines 3 um die Achse
A0 stets auf den Objektort 0 gerichtet und scharf eingestellt.
Die Kopfstütze 8 gestattet das Hineinstecken des Kopfes des
Beobachters in die entsprechend gestaltete wölbung und die Auslösung der gewünschten Drehbewegung des 3inokular-Hikroskopesusi
um den eingestellten Objektort 0 als Drehzentruxa
direkt durch Übertragung entsprechende!* Kopfbewegungen von Kopf auf die Kopfstütze 8 und die Schiene 7 auf den Körper 5.
Daniit ist es also einem Chirurgen möglich, ohne Gebrauch der
Hände die Blickrichtung auf die Operationsstelle im Ort 0
zu verstellen.
In der bevorzugten Ausführungsform nach den Fig. 2 - U ist
mit Io ein feststehender Stativsockel bezeichnet, in welchem
ein Schlitten 11 mit Hilfe einer Schraubspindel 12 in Richtung der Koordinatenachse X translatorisch verschiebbar ist.
Der Hotor 13 und ein selbsthemrcendes Getriebe 13o dienen zum
Antrieb der Schraubspindel 12. Sofern der Motor 13 nicht arbeitet,
werden Verschiebebewegungen des Schlittens 11 in Rieh-"tun-g
durch das selbsthenunende Getriebe 13o blockiert. Auf ein
selbstnerrjsendes Getriebe 13o kann verzichtet werden, sofem
als Motor ein sogenannter Bremsmotor verwendet wird, der Drehbewegungen
seiner Antriebsachse nur in eingeschalteten Zustand zulasst« Generell wird im folgenden ein Bewegungsantrieb mit
der* Eigenschaft, die davon beherrschte Bewegung nur gewollt
ztiziiiasser,, als steuerbare Antriebseinheit bezeichnet. Sie
fconriHe öuch hydraulischer oder pneumatischer Art sein. In
einer Führungsnut des Schl5_ttens 11 ist ein zweiter* Schlitten
i*i sit Hilfe einer weiteren steuerbaren Antriebseinheit 15 in
Richtung der Y-Richtung hin- und herverschiebbar. Der Schütten
I1J trägt ein vertikales Führungsrohr 16, in welches rd.t
Hilfe einer dritten steuerbaren Antriebseinheit 17 eine Zahnstange 18 in Z-Richtung vertikal auf- und abverstelib«^ ist.
he oberen Ende der Zahnstange IS ist ein Lagerblock 19 nit
Drehlagern 2o für eine darin drehbare Welle 21 befestigt. Zur Drehung der Welle 21 um ihre Achse B, ä^n. zur Veränderung
des Drehwinkels B1 dient eine steuerbare Antriebseinheit ait
eines Motor 22« einem selbstheimnenden Vorgelege 22o und eines
Zahnradgetriebe 221. Die Welle 21 bildet zusaminen nil: zwei
Verlängerungen 211» 212 eine Seite eines Gelenkparalielograiarses,
zu welchem die dazu parallelen Gestängeteile 23, ? und
die quer dazu orientierten, unter sich ebenfalls parallelen Ge stängeteile 25, 26 gehören, die Gegengewichte 25o, 2δο tragen«
Zur Veränderung des Parallelogrammwinkels zwischen den gelenkig verbundenen Gestängeteilen 21 und 25 dient eine steuerbare
Antriebseinheit 27. Geraäss dein Grundriss nach Fig. 3 sind
die rechten Enden der Gestängeteile 23, 24 als GAbein ausgebildet,
welche über paarweise aufeinander ausgerichtete Verbindungsgelenke
2 3o, 2^o mit einem Halbzylinderinajitel 29 gelenkig
verbunden sind, der eine zu den Parallelogx1 ^mrastangen
25, 26 parallele Parallelogrammsexte bildet. Die Verbindungsebene
C-C der Gelenke 2ifo und 23o schneidet die Schwenkachse c
der Welle 21, bzw. der Parallelogranunebene im Objektort O, dei
als offene Ecke des Gelenkparallelogrammes 21-23-24-25-26-29 zu bezeichnen ist.
Mit dem Halbzylindermantel 29 ist, parallel zur Ebene; C durch
die Gelenke 2 3o-24o, als eigentlicher Tragkörper für das Bzno·
kxilar—Mikroskop 31 und die damit verbundene Kopfstütze 32
eine Führungsstange 3o fest verbunden, in weichen das Bino—
kulargeräx mittels eines Einstellrädchens 33 in Richtung ztas
öbjektort 0 zwecks optischer Scharfeinstellung verschoben werden kann. In der helmformigen Kopfstütze 32 sind Schalter
S^, S^5 S_, S. angeordnet, deren Bau- und Wirkungsweise in
Bezug auf Fig. *i genauer erläutert wird. Vorläufig sei nur
erwähnt:, dass sie dazu bestimmt sind, unter der Einwirkung
ff* von Kopfbewegungen des Beobachters bzw» des Chirurgen entwedi
Verschwenkbewegungen des Binokular-Mikroskopes 31 um die
Achse B und in der schwenkbaren Ebene C um den Objektort 0
als DrehzenxruEi oder translatorische Verschiebungen des Obje.
ortes 0 in einercäer mehreren der Richtungen X, Y, Z an den
entsprechenden steuerbaren Antriebseinheiten auszulösen.
Kit 1Jo ist ein Ch erationstisch auf einem Sockel Ul bezeichne
Auf dem Operationstisch ist ein Patient 42 dargestellt, an welchen eine Gehirnoperation an der Stelle O ausgeführt werden
soll. Auf diese Stelle O wird das Binokularmikroskop 31
eingestellt. Ein Pedalschalter SP ist am Boden angeordnet un in den Fig. 2, 3 und 4 gezeichnet. Sein Schaltarm kann mit
den Fuss des Beobachers in eine wählbare von drei Stellungen D, F» T (Fig, 3, U) eingestellt werden. In der Grundstellung
des Schalters SP sperrt er sämtliche Veratellbewegungen des
Binokular-Mikroskopes 31. In der STellung D lässt er Drehbewegungen
des Binokular-Mikroskopes um den eingestellten Objektort O zu, sperrt aber alle Translationsbewegungen. In
der Stellung T sperrt er alle Drehbewegungen des Binokularftlkroskopes
31 um den Objektort O, gibt aber die translator! sehen Bewegungen des Lagerblockes 19 und damit des Objektörtes
0 in X, Y und Z-Richtung frei.
-S-
-Ln rig- h sind drei Motoren, Hx3 My, Mz zur Beherrschung der*
translatorisehen Verschiebungen der* Zahnstange 18 bzw. des
Lagerblcekes 19 für die vJelle 21 des Gelenkparalielogramines
von Fig. 2 in den X-, bz>;. Y- bzw. Z-Richtungen und zwei
Motoren H_ und Hy- zur· Beherrschung der Drehbewegungen des
Ii ö -
i Binokular—Mikroskopes 31 uia den eingestellten Objektort 0
gezeichnet. Zur Steuerung dieser Motoren dienen gesäss Fig. 4
vier· an der Kopfstütze 31 befestigte Schalter S1, 5=, S_, S1^
und der Pedalschalter ~? nä.t den drei Stellungen D3 Γ, T.
An ein isechselstronrneta ist: die Primärwicklung U1 eines Übertragers
U angeschlossen. An den Au-sgangslclenmten seiner gegen
Erde sycsetrischen Sekundärv/icklung U_ entstehen zueinander
gegenphasige VJechselspannungen V bzt-7. R. vienn der ?edalschal~
ter S? in der* dargestellten Ruhelage ist, kann keiner der Hot ren durch Anlegen der Spannung V oder R in Betrieb gesetzt
werden, weil ihre Stronwege zum Kittelabgriff der wicklung U2
unterbrochen bleiben. In der STellung T des Schalters SP sind die drei Transiationseotoren Kx, Hy, Hz mit ihren Ausgängen a
den geerdeten Jüttelabgriff der Wicklung U2 angeschlossen und
in der Stellung D die Ausgänge dir beiden Drehmotoren M_ und
Mjt.. Die Schalter S weisen je eine einen achsial beweglichen
Druckstift s überdeckende Gurssihaube H auf, damit durch die
grössere oder kleinere Andruckkraft des Kopfes gegen einen
Schalter der Kopfstütze 32 der betreffende Schalter aus der dargestellten Schaltstellung umgeschaltet werden kann. Die
Schalter S^ und S2 sind einfache Ein- und Äuschalter. Uenn
der Kopf nach rechts zur Betätigung des Schalter S2 gedrückt
wird, werden die v-Eingänge der Motoren Hx und IAy. an di.e
Spannung V (Vorwärtslauf) angeschlossen, laufen aber nur
effektiv vorwärts, sofern die Motorausgange an den Mittelabgriff
der Wicklung U2 angeschlossen sind. Umgekehrt bewirki
ein Drücken des Kopfes nach links die Betätigung des Schaltei
S1, d.h. die Anschaltung der r-Eingänge der betreffenden
Jb
Motoren U% b&w- Uu an die Spannung R (Rückwärtslauf).
« t
f 4
Die Schalter S3 undi S^ sind* doppelpolige Umschalter, die
"«yvter Einfluss einer mittleren Andruckkraft in der gezeichneten
Aus-Stellung verbleiben, bei Grösserwerden dei Anpresskraft
die eine Spannung V an die v-Eingünge der gesteuerten
I'otoren anlegen und bei Kleinerwerden der Anpresskraft
«ie gegeöykasige SpÄis^ssg H zst dis r-iüngäiige der gesteuerten
Kotoren anlegeni« Es ist leicht einzusehen, dass der Schalter
S3» c€T von der Unterseite der den Schädel des Beobachters
j, übergreifenden Wölbung der Kopfstütze 32 absteht, den Motor
«2 für die Vertikalbeteegung
<Z-Richtung) des Lagerblockes für die «teile 21 des G"lenkparal*welQgraaar,es beherrscht. Der
Schalter S^ ist geaaSss Fig. 2 an der Innenseite der an der
Stirn des Beobachters anliegenden Kopfstütze'inwoxbung angeordnet»
in Fig·. % äbcsr zur deutlichen Darstellung der
Schaltfunktion umgeklappt dargestellt.
Selbst verständlich sind vie,"»arlei andere in den Ranzen der
Erfindung fallende K-öglichkeiten zur Realisierung der gestellten
2ie!e denkbar. So kann es 2.3. vorteilhaft sein, fur die Drehbewegungen des Beabachtungsgerates i.n der KopfstrÖtae
32 aji Stelle von Schal term für Ja-Nein, bzw. Vorwärts-Stilist:ancs-?.ück«lrt:ssteuerissg
einen /malog-Steuergrössengeber
für Servoiaotoren vorzusehen, oder ζ„3. für die Drehbeveöungen
besondere Steuerorgane in der Kopfstütze anzuordnen.
An spreche:
Io -
Claims (7)
- - Io -Schutzanscrüche!. Verstellbares Stativ für ein optisches Beobachttmgsgerä~t9 dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Beobachtungsger"ä.x (8, 31) eine Kopfstütze (8, 32) mechanisch verbunden Ist» asid dass in der Kopfstütze Steuerorgane (S) für Antriebseinleiten (H) von Stativteilen derart angeordnet sind, dass in Abhängigkeit von entsprechenden Kopfbewegungen relativ ; zu den Steueror^-anen der Kopfstütze über die steuerbaren ; Anirriebseinheiten Bewegungen des BEobachtungsgerätes in ent- : sprechenden Freiheitsgraden auslösbar sind.
- 2. Verstellbares Stativ nach Anspruchl, vorzugsweise für· ein Binokula: -Mikroskop, dadurch gekennzeichnet, dass ; das Beobachtungsgerät (6, 31) auf einen in mindestens einer Koordinatenrichtung X, Y, Z) relativ zum Stativ translatorisch verstellbaren Objektort (O) einstellbar ist und in dieser Einstellung durch die Einvjirkung von Kopfbewegungen des Beobachters auf die init dem Beobachtungsgerät (8, 31) mechanisch verbundene Kopfstütze (8, 32) um den eingestellten öbjektort (0) als Drehzentrum in mindestens einer Drehrichtung schwenbar ist*
- 3. Stativ nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Geräteträger (5, 3o), an V7elchem das Beobachtungsgerät CS, 31) zusammen mit der Kopfstütze (8, 32) zur optischen Scharfstellung auf den Objektort (0) in der Beobachtungsrichtung verstellbar ist, um zwei je auf den Objektort (0) gerichtete, winklig zueinander orientierte Drehachsen (A^, Ας) , verschwenkbap ist. ;- 11 -— Λ Λ —
- 4. Stativ nach Anspruch 2 oder 3S dacirrch gekeimzeich— Hex, dass der* Geräteträger* ιξξϊ ein auf den Objekxort CO) gerichtetes Drehlager (2) in eines» Hinkelaria (3) schwenkbar ist und dass der· Vfinkelana (3) xsz. ein ebenfalls auf den Obiektrori: gex*icht:e1:es Drehlagei? (U) in einen nach sindestens einer· Koordi— naTenricrrfcungen (X3 Y, Z) "cr-anslaTor'isch ver^sxeilbar^en Sxaiider*— xeil (1) schvjenkbar* isx.
- 5. Sxaxiv nach Anspruch 3, dadurch gekermz^icxmex, dass y der» Geräxexräger· (23, 3o) einen Seixentreil (29) einss Gelenkparallelogransies bildex s der» stets auf eine den Objelctori: (0) definierende offene Zcke des Farallelogranrnies gerichtet isx und in der Parallelograiriinebene iua dessen offene Ecke schwenkbar isx.
- 6. Stativ nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Parallelogranmebene um eine ebenfalls stets auf die genannte offene Ecke gerichtete und einen Seitenteil des Gelenkparallelogrammes bildende Achse (21) in Lagern ί2οΛ ein«s Trägerteiles (19) schwenkbar ist.\
- 7. Stativ nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,dass die Drehbewegungen des Geräteträgers (7, 3o) ukj dessen eingestellten Öbjektort einerseits und die Bewegungen zum Verlagern des Objektortes (0) andererseits durch gruppenweise steuerbare Feststellorgane gemeinsam ver-hinderbar bzw. freigebbar sind.Der Patentanwalt
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