PASSIG, Georg (Tagdstr. 4a, München, 80639, DE)
HASLINGER, Robert (Tölzer Str. 55, Gröbenzell, 82194, DE)
TOBERGTE, Andreas (Arnulfstr. 140, München, 80634, DE)
SEIBOLD, Ulrich (# Station Hill Court, Burnaby, British Columbia V3N 4Z4, 307-6745, CA)
HAGN, Ulrich (Tutzingerstr. 22, Pähl, 82396, DE)
PASSIG, Georg (Tagdstr. 4a, München, 80639, DE)
HASLINGER, Robert (Tölzer Str. 55, Gröbenzell, 82194, DE)
TOBERGTE, Andreas (Arnulfstr. 140, München, 80634, DE)
SEIBOLD, Ulrich (# Station Hill Court, Burnaby, British Columbia V3N 4Z4, 307-6745, CA)
| PATENTANSPRÜCHE 1. Eingabevorrichtung (1) für medizinische minimal-invasive Roboter oder medizinische Simulatoren bestehend aus mindestens einem Handgerät ( 10) mit einem ersten Bedienteil (12) und einem zweiten Bedienteii ( 14), wobei das erste und das zweite Bedienteii (12,14) über ein Drehgelenk ( 16) miteinander verbunden sind, einem Messsystem (20) mit einen oder mehrere Sensoren zum Bestimmen eines Winkels zwischen dem ersten und dem zweiten Bedienteil (12,14), zum berührungslosen Erfassen der räumlichen Position des Handgerätes und zum berührungslosen Erfassen der Orientierung des Handgerätes, und einer Rechnereinheit (22), die über eine Datenverbindung mit dem Handgerät (10) verbindbar ist. 2. Eingabevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einem der Bedienteile (12,14) eine Elektronik (24) angeordnet ist, die zumindest teilweise das Messsystem (20) bildet, wobei die Elektronik (24) vorzugsweise einen Sensor zum Messen des Winkels zwischen dem ersten und dem zweiten Bedienteil (12,14), einen Beschleunigungssensor zum Erfassen der translatorischen Beschleunigung des Handgerätes (10) und/oder einen Drehgeschwindigkeitssensor zum Erfassen der Drehgeschwindigkeit des Handgerätes (10) aufweist. 3. Eingabevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Bedienteil (12,14) eine Auflagefläche (18) für Finger aufweist, wobei an jeder Auflagefläche (18) vorzugsweise eine oder mehrere Befestigungsschlaufen (32) angeordnet sind. 4. Eingabevorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass an mindestens einer der Auflageflächen ( 18) ein Sensor zur Detektierung der Anwesenheit eines Fingers angeordnet ist. 5. Eingabevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Drehgelenk (16) ein Federelement angeordnet äst, das eine Federkraft auf das erste und das zweite Bedienteil (12, 14) ausübt, derart, dass das erste und das zweite Bedienteil (12,14) in eine Ausgangsposition gedrückt werden. 6. Eingabevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eines oder jedes Handgerät (10) mindestens einen Motor aufweist, der Vibrationen und/oder Beschleunigungsimpulse in eine oder mehrere Raumachsen des Handgerätes (10) erzeugt und/oder ein Drehmoment auf das erste und das zweite Bedienteii (12,14) ausübt, 7. Eingabevorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Sensor zum Messen des Winkels zwischen dem ersten und dem zweiten Bedienteil (12,14) ein Potentiometer oder ein optischer Abstandssensor ist, 8. Eingabevorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Beschleunigungssensor zum Erfassen der transiatorischen Beschleunigung des Handgerätes (10) ein Beschleunigungssensor In MEMS-Technik ist 9. Eingabevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehgeschwindigkeitssensor zum Erfassen der Drehgeschwindigkeit des Handgerätes ( 10) ein Drehratensensor, der auf dem gyroskopischen Prinzip beruht, ist, vorzugsweise ein mikromechanisches Gyroskop, 10. Eingabevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenverbindung zwischen der Rechnereinheit (22) und dem Handgerät ( 10) eine Kabelverbindung oder eine Drahtlosdatenverbindung ist. 11. Eingabevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch einen Positionssensor (26), der den Abstand des Handgerätes (10) zu einer ortsfesten Referenz (28) misst, wobei die Messung vorzugsweise optisch erfolgt und wobei der Posittonssensor (26) vorzugsweise in dem Handgerät angeordnet ist, vorzugsweise in dem ersten oder zweiten Bedienteil (12, 14). 12. Eingabevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch mindestens einen Emitter, der in dem Handgerät (10), vorzugsweise in dem ersten oder zweiten Bedienten (12,14), angeordnet ist und durch ein sensorisches Positionsmesssystem (30), das die räumliche Position und/oder die räumliche Orientierung des Handgerätes ( 10) und/oder des ersten und des zweiten Bedienteils ( 12, 14) über den mindestens einen Emitter erfasst. 13. Eingabevorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das sensorische Positionsmesssystem (30) ein optisches Kamerasystem umfasst und der mindestens eine Emitter mindestens eine passive Marke, vorzugsweise eine Musterung und/oder mindestens eine aktive Marke, vorzugsweise in Form von Leuchtkörpern, umfasst. 14. Eingabevorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass über den mindestens einen Emitter ein elektromagnetisches Feld aufbaubar ist, das das sensorische Positionsmesssystem erfasst. 15. Medizinisches Gerät mit einer Eingabevorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, vorzugsweise mit zwei Handgeräten (10), |
mit Einqabevorrichtunq
Die Erfindung betrifft eine Eingabevorrichtung für medizinische minimal- invasive Roboter oder medizinische Simulatoren sowie ein medizinisches Gerät mit einer derartigen Eingabevorrichtung. Bei minima!-invasiven Robotersystemen oder entsprechenden Simulatoren werden Eingabegeräte oder -Vorrichtungen benötigt, welche die Bewegungen der Hände des Chirurgen erfassen und auf die entsprechenden realen oder virtuellen Instrumente übertragen. Der Chirurg sitzt dabei an einer Konsole, bei der ihm das Operationsgeschehen im Patienteninneren über Video dargestellt wird.
Für die bimanuelle Fernsteuerung von minimal-invasiven Robotersystemen oder entsprechenden Simulatoren sind beispielsweise haptische Eingabe- vorrichtungen bekannt. Dabei handelt es sich um kinematische Eingabevorrichtungen, die zumeist eine Mechanik mit Handgriff oder Aufnahme für Finger besitzen und mit ihrer Basis ortsfest angeordnet sind. Durch Bewegen der Hände werden in dieser Mechanik Sensorwerte erzeugt, die benutzt werden, um die Bewegung des Bedieners zu berechnen. Bei den Mechaniken kann es sich beispielsweise um einen passiven Roboterarm handeln, bei dem über die Geienkwinkel die Bewegungen des Bedieners berechnet werden. Eine derartige Eingabevorrichtung ist beispielsweise aus der US 2007/0005187 AI bekannt Ferner sind berührungsios erfasste passive Handgeräte bekannt. Aus der DE 10 2007 022 120 AI ist beispielsweise ein Greifbediengerät bekannt, das einen von den Fingern einer Chirurgenhand umschiießbaren Ballenkörper und einen an dem BalSenkörper geführten und beweglichen Zeigefingerhebei aufweist, wobei an dem Balienkörper ein optisches Trackingelement angebracht ist, das über eine ortsfeste Trackingkamera die Position des Greifbediengerätes erfasst
Aus der US 7,236,618 Bl ist ferner ein berührungslos erfasster Datenhandschuh als Eingabegerät bekannt.
Bei den zuvor beschriebenen haptischen Eingabevorrichtungen muss die Masse, Trägheit und Reibung der mechanischen Komponenten kompensiert werden, so dass ein längeres Arbeiten an diesen Eingabevorrichtungen zur Ermüdung des Bedieners führt.
Bei den Instrumenten, die der Chirurg vornehmlich fernsteuert, handelt es sich zumeist um Fasszangen, Scheren, Pinzetten oder ähnliches, Mit den bekannten berührungslos erfassten passiven Handgeräten ist jedoch eine intuitive Bedienung dieser Instrumente nicht möglich. Der bedienende Chirurg muss daher die Bedienung einer derartigen Eingabevorrichtung für die Instrumente neu erlernen. Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Eingabevorrichtung zum Bedienen einer manuellen Fernsteuerung von minimai-invasiven Robotersystemen oder entsprechenden medizinischen Simulatoren bereitzustellen, mit dem eine intuitive Bedienung der ferngesteuerten Instrumente möglich ist. Dabei soll die Eingabevorrichtung robust sein und die Nachteile der haptischen Eingabevorrichtungen vermeiden.
Zur Lösung der Aufgabe dienen die Merkmale des Anspruchs 1. Erfindungsgemäß ist eine Eingabevorrichtung für medizinische minimal- invastve Roboter oder medizinische Simulatoren vorgesehen, das aus mindestens einem Handgerät mit einem ersten Bedientei! und einem zweiten Bedienteil, wobei das erste Bedienteil und das zweite Bedienteil über ein Drehgelenk miteinander verbunden sind und einer Rechnereinheit, die über eine Datenverbindung mit dem Handgerät verbindbar ist, besteht.
Die Eingabevorrichtung weist ferner ein Messsystem mit einem oder mehreren Sensoren zum Bestimmen eines Winkeis zwischen dem ersten und dem zweiten Bedientei! zum berührungslosen Erfassen der räumlichen Positionen des Handgerätes sowie zum berührungslosen Erfassen der Orientierung des Handgerätes auf.
Über das Drehgelenk sind das erste und das zweite Bedienteil gelenkig miteinander verbunden, so dass der Winkel zwischen dem ersten und dem zweiten Bedienteil veränderbar ist. Das erste und das zweite Bedienteil können somit eine Bewegung ausführen, die der Bewegung einer Fasszange, einer Schere, einer Pinzette oder ähnlichem nachempfunden ist. Durch die Sensoren, die den Winkel zwischen dem ersten und dem zweiten Bedienteil, die räumliche Position des Handgerätes und die Orientierung des Handgerätes erfassen bzw. bestimmen, können diese Daten genutzt werden, um den Roboter bzw. den Simulator zu steuern und die von dem ersten und dem zweiten Bedientei! ausgeführte Bewegung kann an einem entsprechenden medizinischen Instrument bzw. dem entsprechenden Simulator ausgeführt werden. Dadurch ist eine intuitive Bedienung eines derartigen Roboters bzw. Simulators durch die erfindungsgemäße Eingabevorrichtung möglich.
Dadurch, dass die Sensoren die räumliche Position des Handgerätes und die Orientierung des Handgerätes berührungslos erfassen, wird ferner verhindert, dass es zu Ermüdungserscheinungen bei dem Bediener aufgrund der Bedienung mit der erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung kommen kann. Der Bediener kann die Handgeräte frei im Raum bewegen, so dass eine besonders vorteilhafte Bedienung möglich ist. Die Erfindung ermöglicht, dass beispielsweise das erste und das zweite Bedienteil eines Handgerätes derart miteinander verbunden sind, dass in einer geschlossenen Stellung des Handgerätes das erste Bedienteil und das zweite Bedienteil sich zumindest teilweise überlappen. Dadurch kann, beispielsweise durch die Bewegung des ersten und des zweiten Bedienteils, die Bewegung von den Branchen einer Schere nachempfunden werden. Wenn die erfindungsgemäße Eingabevorrichtung beispielsweise einen minimal-invasiven Roboter mit einem scheren- oder zangenartigen Instrument bedient, ist auf diese Weise eine besonders gute Bedienung möglich, da jedes Handgerät nahezu gleiche Bewegungen ausübt, wie das entsprechende Instrument. Selbstverständlich ist es auch möglich, dass sich das erste und das zweite Bedienteil nicht überlappen, sondern in der geschlossenen Stellung des Handgerätes parallel zueinander und aneinander anliegen, In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in vorteilhafter Weise vorgesehen, dass in mindestens einem der Bedienteile eine Elektronik angeordnet ist, die zumindest teilweise das Messsystem bildet, wobei die Elektronik vorzugsweise mindestens einen Sensor zum Messen des Winkels zwischen dem ersten und dem zweiten Bedienten, mindestens einen Beschleunigungssensor zum Erfassen der translatorischen Beschleunigung des Handgerätes und/oder mindestens einen Drehgeschwindigkeitssensor zum Erfassen der Drehraten des Handgerätes aufweist.
Durch das Vorsehen einer Elektronik, in einem der Bedienteife, die zumindest teilweise das Messsystem bildet, können der Winkel, die räumliche Position des Handgerätes und/oder die Orientierung des Handgerätes in besonders vorteilhafter Weise erfasst werden, da die Messung direkt an dem Gerät vorgenommen wird. Ferner kann die Eingabevorrichtung sehr kompakt ausgeführt werden, da zumindest ein Teil des Messsystems bereits in dem Handgerät angeordnet ist. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Bedientei! eine Aufiagefläche für Finger aufweist, wobei an jeder Aufiagefläche vorzugsweise eine oder mehrere Befestigungsschlaufen angeordnet sind. Auf diese Weise ist ein Halten und Bedienen des Handgerätes mit den Fingern des Benutzers in vorteilhafter Weise möglich. Die Befestigungsschlaufen ermöglichen ferner, dass das Handgerät an den Fingern des Benutzers fixiert werden kann, so dass verhindert wird, dass das Handgerät dem Benutzer entgleiten kann.
Dabei kann in vorteilhafter Weise vorgesehen sein, dass an mindestens einer der Auflagefiächen ein Sensor zur Detektierung der Anwesenheit eines Fingers angeordnet ist. Über den Sensor zur Detektierung der Anwesenheit eines Fingers ist es beispielsweise möglich, dass nur die Handgeräte, die von der Hand des Bedieners überhaupt oder in korrekter Weise gegriffen sind, zur Bedienung des Roboters oder des medizinischen Simulators verwendet werden.
In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann vorgesehen sein, dass an dem Drehgelenk ein Federelement angeordnet ist, das eine Federkraft auf das erste und das zweite Bedienteil ausübt, derart, dass das erste und das zweite Bedientes! in eine Ausgangsposition gedrückt werden. Die Ausgangsposition kann dabei eine geöffnete Stellung des Handgerätes sein, bei der das erste und das zweite Bedienteil in einem vorbestimmten Winkel zueinander angeordnet sind. Durch das Vorsehen eines Federelementes wird erreicht, dass bei einer Bedienung des Handgerätes die Ausgangsposition des ersten und des zweiten Bedienteils auf eine einfache Art und Weise erreicht wird, ohne dass der Bediener eine Kraft ausüben muss. Dadurch kann die Steuerung des Roboters oder des Simulators über das erfindungsgemäße Handgerät in vorteilhafter Weise ausgeführt werden. Durch das Federelement hat das erfindungsgemäße Handgerät Bedtenungseigenschaften, die denen einer realen Pinzette gleichzusetzen sind, so dass insbesondere bei der Steuerung des Roboters mit einer Pinzette als Instrument das erfindungs- gemäße Handgerät eine besonders realistische Bedienung ermöglicht. Es kann vorgesehen sein, dass eines oder jedes Handgerät mindestens einen Motor aufweist, der Vibrationen und/oder Beschleunigungsimpulse in einer oder mehreren Raumachsen erzeugt und/oder ein Drehmoment auf das erste und das zweite Bedienteil ausübt. Auf diese Weise wird ermöglicht, dass Impulse auf das Handgerät ausgeübt werden können, die Informationen an den Bediener weitergeben können. Beispielsweise bei dem Greifen eines Objektes kann der auf das Objekt ausgeübte Druck über den Motor auf das Handgerät der Eingabevorrichtung übertragen werden, so dass der Bediener spürt, dass er mit dem medizinischen Roboter ein Objekt gegriffen hat.
Der mindestens eine Sensor zum Messen des Winkels zwischen dem ersten und dem zweiten Bedienteil kann beispielsweise ein Potentiometer oder ein optischer Abstandssensor sein. Der Beschleunigungssensor zum Erfassen der translatorischen Beschleunigung des Handgerätes kann beispielsweise ein Beschleunigungssensor in MEMS-Technik sein.
Der Drehgeschwindigkeitssensor zum Erfassen der Drehgeschwindigkeit des Handgerätes kann beispielsweise ein Drehratensensor sein, der auf dem gyroskopischen Prinzip beruht, vorzugsweise ein mikromechanisches Gyroskop.
Die Datenverbindung zwischen der Rechnereinheit und dem Handgerät kann eine abeiverbindung oder eine Drahtlosdatenverbindung sein. Zusätzlich oder alternativ zu einem oder mehreren in dem Handgerät integrierten Sensoren zur Erfassung der räumlichen Position des Handgerätes und der Orientierung des Handgerätes kann vorgesehen sein, dass die erfindungsgemäße Eingabevorrichtung einen Positionssensor aufweist, der den Abstand des Handstückes zu einer ortsfesten Referenz misst, wobei die Messung vorzugsweise optisch erfolgt und wobei der Positionssensor vorzugsweise in dem Handgerät angeordnet ist, vorzugsweise in dem ersten oder zweiten Bedienteii. Auf diese Weise kann die Position und Orientierung des Handgerätes überhaupt oder wenn der Positionssensor als zusätzlicher Sensor eingesetzt ist, genauer bestimmt werden. Dadurch kann beispielsweise eine translatorische Drift der Sensoren ausgeglichen werden.
Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, dass mindestens ein Emitter, der in dem Handgerät, beispielsweise in dem ersten oder zweiten Bedienteil, angeordnet ist, und ein sensorisches Positionsmesssystem vorgesehen ist, das die räumliche Position und/oder die räumliche Orientierung des Handgerätes und/oder des ersten und des zweiten Bedienteils über den mindestens einen Emitter erfasst. Dieses System kann das erfindungsgemäße Messsystem vollständig bilden oder als zusätzliches System zur genauen Erfassung der gewünschten Daten dienen. Unter Emitter werden, im Rahmen der Erfindung, sowohl aktive Systeme, die beispielsweise Licht abstrahlen, als auch passive Systeme, die beispielsweise lediglich Licht reflektieren, verstanden.
Das sensorische Posätionsmesssystem kann ein optisches Kamerasystem umfassen, wobei der mindestens eine Emitter mindestens eine passive Marke, vorzugsweise eine Musterung, und/oder mindestens eine aktive Marke, vorzugsweise in Form von Leuchtkörpern, beispielsweise Infrarotleuchtdioden, ist. Es kann auch vorgesehen sein, dass der mindestens eine Emitter ein elektromagnetisches Feld aufbaut, das das sensorische Positionsmesssystem erfasst. Über die Orientierung der Magnetlinien des elektromagnetischen Feldes kann die räumliche Position und/oder die räumliche Orientierung des Handgerätes und/oder der Bedienteile ermittelt werden.
Die Erfindung sieht ferner ein medizinisches Gerät mit einer erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung, vorzugsweise mit zwei Handgeräten, vor. Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die nachfolgenden Figuren näher erläutert. Es zeigen :
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispieis einer erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung mit zwei Handgeräten im Einsatz, eine schematische Darstellung eines Handgerätes erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung und eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung mit zwei Handgeräten.
In Fig. 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung 1 mit zwei Handgeräten 10 für die Bedienung eines medizinischen minimal-invasiven Roboters oder eines medizinischen Simulators im Einsatz gezeigt.
Jedes Handgerät 10 besteht, wie am besten aus Fig. 2 ersichtlich ist, aus einem ersten Bedienteil 12 und einem zweiten Bedienteil 14. Das erste und das zweite Bedienteil 12, 14 sind über ein Drehgelenk 16 miteinander verbunden.
An der jeweils dem anderen Bedienteil abgewandten Seite weisen das erste und das zweite Bedienteil 12, 14 jeweils eine Auflagefläche 18 für Finger auf, so dass das Handgerät 10 mit zwei oder mehr Fingern durch den Bediener gegriffen werden kann.
Zur Bedienung des medizinischen minimal-invasiven Roboters oder des medizinischen Simulators kann der Bediener die Handgeräte 10 frei im Raum bewegen und verändert durch Druck gegen die Auflageflächen 18 den Winkel zwischen dem ersten Bedienteil 12 und dem zweiten Bedienteil 14. Über ein Messsystem 20 wird die räumliche Position jedes Handgerätes 10 und die Orientierung jedes Handgerätes 10 sowie der Winkel zwischen dem ersten Bedienteil 12 und dem zweiten Bedienteil 14 erfasst. Die erfassten Daten werden an eine Rechnereinheit 22 übermittelt, die aus den Daten die entsprechende Bewegung des minimal-invasiven Roboters oder des medizinischen Simulators errechnet. In dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel werden die Daten drahtlos übermittelt,
Das Messsystem 20 weist zur Ermittlung der Bewegung jedes Handgerätes 10 eine oder mehrere Sensoren auf, die die entsprechenden Daten aufnehmen. Dazu kann das Handgerät 10 beispielsweise eine Elektronik 24 aufweisen, die in Fig. 2 schematisch dargestellt ist. Die Elektronik 24 kann das Messsystem 20 teilweise oder ganz umfassen. Bei dem Ausführungsbeispiel, bei dem die Elektronik 24 das Messsystem 20 vollständig beinhaltet, weist die Elektronik einen oder mehrere Sensoren zum Messen des Winkels zwischen dem ersten und dem zweiten Bedienteil 12,14 auf, einen oder mehrerer Beschleunigungssensoren zum Erfassen der translatorischen Beschleunigung des Handgerätes 10 und einen oder mehrere Drehgeschwindigkeitssensoren zum Erfassen der Drehgeschwindigkeit des Handgerätes 10. Dabei kann ein Sensor zum Messen des Winkels zwischen dem ersten Bedienteil 12 und dem zweiten Bedienteil 14 ein Potentiometer oder ein optischer Abstandssensor sein. Ein Beschleunigungssensor zum Erfassen der translatorischen Beschleunigung des Handgerätes 10 kann ein Beschleunigungssensor mit MEMS-Technik (Micro-Electro-Mechanical-Systems) sein. Ein
Drehgeschwindigkeitssensor zum Erfassen der Drehgeschwindigkeit des Handgerätes 10 kann ein Drehratensensor, der auf dem gyroskopischen Prinzip beruht, sein, beispielsweise ein mikromechanisches Gyroskop.
Selbstverständlich ist es auch möglich, dass die Elektronik 24 nur einen Teil des Messsystems 20 bildet und beispielsweise nur einen oder mehrere Sensoren zum Messen des Winkels zwischen dem ersten Bedienteil 12 und dem zweiten Bedienteil 14 umfasst. In diesem Fall erfolgt die Erfassung der räumlichen Position des Handgerätes 10 und die Erfassung der Orientierung des Handgerätes 10 beispielsweise über externe Sensoren. Die Elektronik 24 umfasst femer eine Schnittstelle für die Datenübertragung zur Rechnereinheit Auch besteht die Möglichkeit, dass jedes Handgerät 10 einen oder mehrere Positionssensoren 26 aufweist, die die Position und die Orientierung des Handgerätes 10 zu einer ortsfesten Referenz 28 messen. Die Messung kann beispielsweise optisch erfolgen. Positionssensor 26 und die ortsfeste Referenz 28 sind dabei Teil des Messsystems 20. Auch ist es möglich, dass der mindestens eine Positionssensor 26 und die ortsfeste Referenz 28 zusätzlich zu mindestens einem in jedem Handgerät 10 vorgesehen Beschleunigungssensor und Drehgeschwindigkeitssensor vorgesehen sind, so dass beispielsweise über die von dem mindestens einem Positionssensor erhaltenen zusätzlichen Daten eine translatorische Drift der anderen Sensoren ausgeglichen werden kann.
In Fig. 3 ist ein zweites Ausfuhrungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung 1 mit zwei Handgeräten 10 schematisch dargestellt. Die in Fig. 3 dargestellte Eingabevorrichtung 1 unterscheidet sich von der in Fig. 1 dargestellten erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung 1 im Wesentlichen darin, dass an jedem Handgerät 10 ein in Fig. 3 nicht dargestellter Emitter angeordnet ist und ein sensorisches Posttionsmesssystem 30 vorgesehen ist, das mit der Rechnereinheit 22 verbunden ist. Die Emitter der Handgeräte 10 und das sensorische Positionsmesssystem 30 sind dabei Teil des Messsystems 20. Über das sensorische Positionsmesssystem 30 und jeden Emitter der Handgeräte 10 kann die räumliche Position und/oder die räumliche Orientierung jedes Handgerätes 10 und/oder jedes ersten und zweiten BedienteÜs 12,14 erfasst werden. Dabei kann das sensorische Positionsmesssystem 30 beispielsweise aus einem optischen Kamerasystem bestehen und jeder Emitter kann mindestens eine passive oder mindestens eine aktive Marke an dem Handgerät 10 sein. Eine passive Marke ist beispielsweise ein an dem Handgerät 10 angeordnetes Muster, welches von dem optischen Kamerasystem erfasst wird. Ais aktive Marken können beispielsweise Leuchtkörper, wie Infrarotleuchtdioden, dienen. Das von den Leuchtkörpern abgestrahlte Licht wird zur Erfassung der räumlichen Position und der räumlichen Orientierung des Handgerätes von dem optischen Kamerasystem erfasst. Auch ist es mögiich, dass die Emitter, die an dem Handgerät 10 angeordnet sind, ein eiektromagnetisches Feld aufbauen und das sensorische Positionsmesssystem 30 die Orientierung der Magnetiinien des elektromagnetischen Feldes vermisst. Auf diese Weise ist die räumliche Position und/oder die räumliche Orientierung des Handgerätes und/oder des ersten und des zweiten Bedienteils 12, 14 möglich.
Das zuvor beschriebene System aus Emitter und sensorischem Positionsmesssystem kann wiederum alternativ oder zusätzlich zu in dem Handgerät 10 angeordneten Sensoren vorgesehen sein.
In einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist es auch möglich, dass an dem ersten Bedienteil 12 und dem zweiten Bedientei! 14 jeweils mindestens ein Emitter angeordnet ist, so dass die Position des ersten Bedienteils 12 und des zweiten Bedienteils 14 über das sensorische Positionsmesssystem 30 erfasst wird. Auf diese Weise ist auch der Winkel zwischen dem ersten Bedienteil 12 und dem zweiten Bedientei! 14 über ein derartiges System ermittelbar. Wie am besten aus Fig. 2 hervorgeht, können das erste Bedienteil 12 und das zweite Bedientei! 14 jeweils an der Auflagefläche 18 Befestigungsschlaufen 32 aufweisen, über die eine Fixierung des Handgerätes 10 an der Hand des Bedieners mögiich ist Dadurch wird vermieden, dass das Handgerät 10 dem Bediener während der Bedienung entgleiten kann. Ferner ermöglichen die Befestigungsschlaufen 32, dass das Handgerät 10 von dem Bediener aus einer geschlossenen Position in eine geöffnete Position bewegt werden kann.
An den Auflageflächen 18 können Sensoren zur Detektierung der Anwesenheit eines Fingers angeordnet sein. Dadurch wird ermöglicht, dass ein Handgerät 10 beispielsweise nur bei Anwesenheit eines Fingers an der Auflagefläche 18 eingeschaltet wird.
In dem Handgerät 10 können ferner nicht dargestellte Energiespeicher vorgesehen sein, die die Elektronik 24 mit der notwendigen Energie versorgen. Das Drehgelenk 16 kann beispielsweise als Stiftscharnier oder als elastisches Gelenk, in Form eines Filmscharniers, ausgeführt sein.
Das erste Bedienteil 12 und das zweite Bedienteil 14 eines Handgerätes 10 können derart miteinander verbunden sein, dass in der geschlossenen Stellung des Handgerätes 10 das erste Bedienten 12 und das zweite Bedienteil 14 sich zumindest teilweise überlappen. Dadurch ist die Bewegung des ersten und des zweiten Bedienteiis 12,14 der Bewegung von den Branchen einer Schere nachempfunden. Wenn die erfindungsgemäße Eingabevorrichtung 1 einen minimal-invasiven Roboter mit einem scheren- oder zangenartigen Instrument bedient, ist auf diese Weise eine besonders gute Bedienung möglich, da jedes Handgerät 10 nahezu die gleiche Bewegung ausübt wie das entsprechende Instrument, Selbstverständlich ist es auch möglich, dass sich das erste und das zweite Bedienteil 12,14 nicht überlappen, sondern in der geschlossenen Stellung des Handgerätes 10 parallel zueinander und aneinander anliegen.
An dem Drehgelenk 16 kann ein in Fig. 2 nicht dargestelltes Federeiement angeordnet sein, das eine Federkraft auf das erste Bedienteil 12 und das zweite Bedienteil 14 ausübt, derart, dass das erste Bedienteil 12 und das zweite Bedienteil 14 in eine Ausgangsposition gedrückt werden. Die Ausgangsposition kann beispielsweise die in Fig. 2 dargestellte Position sein. Durch das Federelement, das die entsprechende Federkraft ausübt, wird ermöglicht, dass das Handgerät 10 auf eine einfache Art und Weise in die Ausgangsposition zurückgeführt wird. Dadurch ist die Bedienung des Handgerätes 10 auf eine für den Bediener angenehme Weise möglich.
In jedem Handgerät 1.0 kann auch ein Motor angeordnet sein, der Vibrationen und/oder Beschleunigungsimpulse in eine oder mehrere Raumachsen erzeugt und/oder ein Drehmoment auf das erste und das zweite Bedienteil ausübt. Auf diese Weise können Informationen dem Bediener haptisch dargestellt werden. Durch das Ausüben eines Drehmoments auf das erste und das zweite Bedienteil 12,14 kann ein Force Feedback für den Benutzer erzeugt werden. Das Force Feedback kann beispielsweise das Greifen eines Objektes mit dem Instrument des minimal-invasiven Roboters realistisch darstellen, indem der Bediener eine entsprechende Gegenkraft an dem Handgerät 10 spürt. Mit der erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung ist eine besonders einfache und vorteilhafte Bedienung eines medizinischen minimal-invasiven Roboters oder medizinischen Simulators möglich, da das Handgerät entweder die Bewegung des entsprechenden Instrumentes selbst nachbildet oder die Bewegung eines Griffteüs eines herkömmlichen Instrumentes, Dadurch ist eine besonders einfache und intuitive Bedienung möglich, ohne dass der Bediener die Bewegungsabläufe neu erlernen muss.