Die Erfindung betrifft eine Steuerungsvorrichtung für ein Medi- zingerät, insbesondere eine Steuerungsvorrichtung, mit der eine kontaktlose Bedienung des Medizingeräts möglich ist.

Es sind Medizingeräte, beispielsweise Operationstische oder Operationsleuchten, bekannt, deren Bedienung über Drucktasten an den Geräten selbst, an Bedientafeln an der Wand oder an

Fernbedienungen erfolgt. Dabei ist es erforderlich, dass sich der Bediener in der Nähe dieser Bedienungselemente befindet. Ferner kann ein Operateur selbst die Geräte nicht bedienen, da sich die Bedienelemente üblicherweise außerhalb des sterilen Bereichs befinden und der Operateur durch ein Berühren der Bedienelemente unsteril wird.

Es ist also ein erhöhter Abstimmungsaufwand erforderlich, um die Geräte zu bedienen. Der Bediener muss erst vom Operateur angesprochen werden, er muss sich zu den Bedienelementen bewegen oder die Fernbedienung finden, ggf. die Orientierung der Bedienelemente zu dem Gerät prüfen, die Aktion starten und stoppen und ggf. nachkorrigieren. Die Erfindung wurde basierend auf der Aufgabe getätigt, die obigen Nachteile auszuräumen und eine Steuerungsvorrichtung für Medizingeräte bereitzustellen, die eine kontaktlose, einfache Bedienung der Medizingeräte erlaubt, so dass der Operateur selbst die Geräte bedienen kann, ohne unsteril zu werden.

Die Aufgabe wird durch eine Steuerungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 sowie Verfahren zum Ansteuern von Medizingeräten gemäße Anspruch 15 gelöst. Durch die erfindungsgemäße Steuerungsvorrichtung ist es möglich, ein Objekt, beispielsweise einen Finger eines Operateurs, sowie dessen Richtung zu erfassen. Über einen Sensor ist es möglich, zu erfassen auf welches eines zu aktivierenden Elements eines Medizinprodukts das Objekt gerichtet ist, wobei eine vorbestimmte Aktion des Elements ausgeführt wird. Dadurch ist eine kontaktlose Bedienung des Medizingeräts möglich und auch eine intuitive Bedienung des Medizingeräts wird ermög- licht.

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.

Insbesondere zeige:

Fig. 1 eine Operationsleuchte und einen Operationstisch als zwei Beispiele für Medizingeräte mit einem 3D-Sensor und einer erfindungsgemäßen Steuerungsvorrichtung,

Fig. 2 verschiedene Bewegungen von Händen zum Ansteuern eines

Medizingeräts ,

Fig. 3 eine Anwendung der Steuerungsvorrichtung, und

Fig. 4 weitere Anwendungen der Steuerungsvorrichtung.

In Fig. 1 sind ein Operationstisch 1' und eine Operationsleuchte 1" als Beispiele für anzusteuernde Medizingeräte ge- zeigt. Der Operationstisch 1' und die Operationsleuchte 1" sind über Datenleitungen 3', 3" mit einer Steuerungsvorrichtung 2 verbunden. Genauer sind eine Steuerung 4' des Operationstischs 1' und eine Steuerung 4" der Operationsleuchte 1" über die Datenleitungen 3', 3" mit der Steuerungsvorrichtung 2. verbunden. Die Verbindung ist hier über die Datenleitungen 3', 3" realisiert, kann aber alternativ auch drahtlos über Funk oder Infra- rot erfolgen. Ebenso kann die Steuerungsvorrichtung 2 alternativ in der Steuerung 4' des Operationstisches 1' oder der Steuerung 4"" der Operationsleuchte 1", also grundsätzlich in der Steuerung eines Medizingeräts, enthalten sein Weiterhin ist ein 3D-Sensor 5 mit der Steuerungsvorrichtung 2 verbunden. Mittels des 3D-Sensors 5 werden Objekte im Raum, deren Form, Position und Bewegung erfasst. Unter Erfassen der Bewegung wird hier verstanden, dass sowohl eine Translation oder Rotation des gesamten Objekts in einem bestimmten Bewegungsab- lauf, eine Verformung durch eine Bewegung von bestimmten Abschnitten des Objekts, als auch eine Kombination der Translation oder Rotation und der Verformung des Objekts erfasst wird. In einer alternativen Au führungsform sind mehrere 3D-Sensoren vorgesehen, um die Objekte aus verschiedenen Richtungen zu er- fassen. Somit sind eine größere Zuverlässigkeit bei der Erfassung des Objekts und ein größerer Raum, in dem das Objekt erfasst werden kann, möglich. Optional ist der 3D-Sensor oder sind die 3D-Sensoren an einer Raumdecke befestigt, so dass der Einsatz hinsichtlich Störungen unkritischer ist. Alternativ ist der mindestens eine 3D-Sensor 5 an dem Operationstisch 1" oder der Operationsleuchte , also an dem Medizingerät selbst, angebracht oder darin integriert. Die Verwendung eines 3D-Sensors stellt eine geeignete Sensorauswahl dar, wobei die Verwendung nicht auf einen 3D-Sensor beschränkt ist, sondern ein anderer geeigneter Sensor eingesetzt werden kann. Auch über den Einsatz von Kamerasystemen zur Bilderkennung kann die zur Steuerung beabsichtigte Geste erkannt werden. In einer Ausführungsform ist der 3D-Sensor 5 eine sogenannte ToF (Time of Flight) -Kamera . Hier werden für einzelne Bildpunkte die Abstände von der Kamera so gemessen, dass das Objekt mit einem Lichtpuls ausgeleuchtet wird, wobei das Licht durch das Objekt reflektiert wird. Die Zeit, die das Licht ab dem

Aussenden bis zur Rückkehr zu der ToF-Kamera benötigt, wird für jeden Bildpunkt gemessen, wobei die Zeit proportional zum Abstand ist. Dabei wird das Ob ekt nicht abgetastet, sondern das ganze Objekt gleichzeitig aufgenommen.

Die Steuerungsvorrichtung 2 ist dazu angepasst, die Bewegungen des Objekts in vorbestimmte Aktionen der Medizinprodukte umzuwandeln . Die Aktionen der Operationsleuchte 1" sind beispielsweise eine Helligkeitsveränderung, eine Veränderung des Leuchtfelddurch- messers, eine Veränderung der Fokuslage, eine Veränderung einer Farbtemperatur des ausgesendeten Lichts oder eine Veränderung von aktiven Zonen, in denen Leuchtmittel der Operationsleuchte 1" betrieben werden.

Der Operationstisch 1' weist eine Patientenlagerungsplatte 6 und eine Säule 7 auf. In der Patientenlagerungsplatte 6 und in der Säule 7 sind mehrere Antriebe vorgesehen, mit denen die Pa- tientenlagerungsplatte 6 verfahren werden kann.

Die Aktionen des Operationstischs 1' sind beispielsweise eine Längsverschiebung L, bei der die Patientenlagerungsplatte 7 entlang ihrer Längsachse verschoben wird, oder eine Querver- Schiebung Q, bei der die Patientenlagerungsplatte 7 quer zu ihrer Längsachse verschoben wird. Des Weiteren sind noch eine Kantung K, bei der die Patientenlagerungsplatte 7 um ihre Längsachse verschwenkt wird, und eine Trendelenburg- oder Anti- trendelenburgverstellung möglich, bei der die Patientenlagerungsplatte 7 um ihre Querachse verschwenkt wird. Darüber hinaus besteht noch die Möglichkeit, die gesamte Patientenlage- rungsplatte 7 über eine Höhenverstellung H in ihrer Höhe zu verändern. Schließlich können einzelne Segmente der Patientenlagerungsplatte 7 gegeneinander verschwenkt werden, um spezielle Lagerungen für bestimmte Eingriffe an einem Patienten zu realisieren .

Die Auswahl des anzusteuernden Medizingeräts aus mehreren Medizingeräten, hier also, ob eine Aktion des Operationstisches 1" oder der Operationsleuchte 1" ausgelöst werden soll, erfolgt über die Aktivierung des Medizingeräts über eine physische oder virtuelle Bedieneinheit über die Ausführung einer Geste in einem für das Medizingerät oder einer seiner Komponenten oder Funktionen vorgesehenen Erfassungsraum, über die Verwendung me- dizingeräteabhängiger Gesten und/oder eine gestenbasierte Selektion, wie sie später noch näher beschrieben wird.

Grundsätzlich können je nach anzusteuerndem Medizingerät und/oder ausgewählten Komponenten gleiche Gesten in unterschiedliche Steuerungsbefehle umgesetzt werden. Der einem Medizingerät, Komponenten und/oder Funktionen zugeordnete Erfassungsraum, kann auch nur für eine An-/Abmeldegeste relevant sein, während die Geste für den Steuerbefehl selbst dann wieder außerhalb dieses Raumes erfolgen kann, wenn dies vorteilhaft erscheint. Durch definierte Erfassungsräume kann aber auch auf eine An- /Abmeldegeste verzichtet werden, wenn der Erfassungsraum übli- cherweise nicht ohne Ansteuerungsabsicht genutzt wird. Fig. 2 zeigt beispielhaft vier Gesten, also Bewegungen von Händen als Objekte, deren Bewegungen durch die Steuerungsvorrichtung 2 in einen Steuerungsbefehl für eine bestimmte Aktion des Operationstischs 1' als Beispiel für das Medizinprodukt umge- wandelt wird.

Darstellung A zeigt ein Winken mit einer einzelnen Hand 8. Die Hand 8 ist hier flach gehalten und wird während des Winkens, also während der Translation bzw. Rotation, nicht verformt, also beispielsweise nicht geballt.

Darstellung B zeigt eine Bewegung mit zwei Händen 8, 8', wobei die Hände 8, 8' sowohl eine Verformung, nämlich ausgehend von einer flachen Hand in eine Form, in der, angelehnt an ein Grei- fen, die Spitzen der Finger zusammengeführt werden, als auch eine Translation, nämlich von unten nach oben, ausführen. Der Bewegungsgrundsatz ist auch auf eine Einhandgeste direkt übertragbar . In Darstellung C ist eine Bewegung gezeigt, in der beide Hände 8, 8' flach bleiben und von oben nach unten bewegt werden.

In Darstellung D ist eine Geste gezeigt, bei der eine der Hände 8 zu einer Faust geballt an einer Stelle bleibt, wohingegen die andere Hand 8', wie in Darstellung B beschrieben, verformt wird und dann von unten nach oben oder in einem Bogen um die Faust der anderen Hand bewegt wird.

Die Steuerungsvorrichtung 2 ist angepasst, eine spezielle der Gesten als Anmeldebewegung und als Abmeldebewegung zu verarbeiten. Hier zeigt Darstellung A die Anmeldebewegung als Autori- sierungsgeste . Erst nachdem die Anmeldebewegung ausgeführt wurde, ist die Steuerungsvorrichtung 2 angepasst, weitere Bewegungen der Hand oder der Hände so zu verarbeiten, dass sie in Steuerungsbefehle für den Operationstisch 1' umgewandelt werden .

Nach einem Ausführen der gewünschten Bewegung wird dann wiederum die Anmeldebewegung ausgeführt, wobei die Steuerungsvorrichtung 2 so angepasst ist, dass diese Bewegung dann als Abmeldebewegung verstanden wird, so dass keine weiteren Bewegun- gen von der Steuerungsvorrichtung in einen Steuerungsbefehl für eine Aktion des Operationstischs 1' umgewandelt werden. Lediglich eine erneute Anmeldebewegung wird wiederum verarbeitet. Alternativ können die Anmeldebewegung und die Abmeldebewegung auch unterschiedlich sein.

In der Darstellung B ist die Geste dargestellt, mit der in dieser Ausführungsform des Operationstischs 1' die Höhenverstellung H aktiviert wird, und die Patientenlagerungsplatte 7 nach oben bewegt wird. Die Verstellung ist für den gesamten Tisch möglich, kann aber auch nur für ausgewählte Segmente, bspw. durch eine Gestenausführung in einem dem Segment zugeordneten Erfassungsraum, vorgesehen sein. Bei der Höhenverstellung wird die Geste von mehreren Händen 8, 8' ausgeführt, die eine vorbestimmte Bewegung, nämlich die Verformung, nämlich ausgehend von einer flachen Hand in eine Form, in der die Spitzen der Finger zusammengeführt werden, und anschließende Translation der Hände von unten nach oben ausführen. Die Steuerungsvorrichtung 2 ist angepasst, zu erkennen, ob mehrere Hände 8, 8' die vorbestimmte Bewegung ausführen und wandelt die erfassten Bewegungen ent- sprechend einer Kombination der erfassten Bewegungen in die vorbestimmte Aktion, hier die Bewegung der Patientenlagerungs- platte 7 nach oben, um. Eine Einhandgeste mit gleichem oder alternativem Gestenmuster ist ebenfalls denkbar. Auch in den Darstellungen C und D wird die Geste von mehreren Händen 8, 8' ausgeführt, wobei in Darstellung C beide Hände in einer bloßen Translation flach nach unten bewegt werden, so dass die Höhenverstellung H aktiviert wird und die Patientenlagerungsplatte 7 nach unten verstellt wird. In der Darstellung D ist die eine Hand 8 aber nicht translatorisch bewegt oder verformt, sondern lediglich die Form, also die Hand 8 als eine Faust, wird erfasst. Die andere Hand 8' führt sowohl eine

Translation als auch eine Verformung der Hand durch. Dadurch wird eine Trendelenburg-Verstellung bzw. eine Antitrendelen- burg-Verstellung angesteuert.

Die Bewegung sowie die Verformung der Hand 8, 8' werden dann erfasst, wenn sie mit einer bestimmten Geschwindigkeit innerhalb eines vorbestimmten Toleranzbereichs ausgeführt werden. Wenn eine Bewegung zu schnell oder zu langsam ausgeführt wird, wird sie nicht als vorbestimmte Bewegung erfasst, sondern ignoriert .

Die Geschwindigkeit eines Bewegungsbefehls kann grundsätzlich der Geschwindigkeit der Gestenbewegung entsprechen oder zu dieser in einem definierten Verhältnis stehen, einem Objektabstand oder einer Ebene im Erfassungsraum entsprechen und/oder von ei- ner Zusatzgeste abhängig sein.

Die vorbestimmten Aktionen des Operationstischs 1' werden optional in Echtzeit ausgeführt, was bedeutet, dass die Steuerungs- vorrichtung 2 so angepasst ist, dass die erfassten Bewegungen unmittelbar von dem Operationstisch 1' ausgeführt werden.

Neben einer Direktsteuerung des Medizingeräts kann der Benutzer dieses alternativ auch über ein Modell steuern. Das Modell des Medizingeräts wird auf einer Benutzeroberfläche bzw. einer Wiedergabeeinheit wie einem Monitor dargestellt. Wird das Modell über Bewegungsbefehle angesteuert, bewegt sich das Medizingerät selbst analog dazu. Die Position und/oder der jeweilige Bewe- gungs- bzw. Ansteuerungsbefehl , sofern nicht eine Bewegung, sondern eine anderweitige Aktion initiiert werden soll, ist über einen Cursor, ggf. in unterschiedlicher Erscheinungsform in Abhängigkeit des Befehls, auf der Wiedergabeeinheit nachvollziehbar. Hierdurch erhöht sich die sichere Bedienung durch die visuelle Nachvollziehbarkeit der Benutzerhandlung. Zudem kann die Bedienung unter Beibehaltung der visuellen Befehlskontrolle räumlich vom zu bedienenden Medizingerät getrennt werden . Die Zuordnung der Gesten und der vorbestimmten Aktionen des Medizinprodukts sind in alternativen Ausführungsformen verschieden von dieser Ausführungsform . Es besteht ferner die Möglichkeit zusätzlich oder alternativ auch andere Gesten oder Gesten von anderen Objekten, beispielsweise von Beinen zu erfassen.

In Fig. 3 ist eine Alternative oder eine Ergänzung einer An- steuerung des Operationstischs 1' gezeigt. Auch hier wird eine Bewegung der Hand 8 mittels des 3D-Sensors 5 oder des anderen Sensors erfasst und an die Steuerungsvorrichtung 2 weitergege- ben. Im Speziellen wird hier die Bewegung in Verbindung mit einer Ausrichtung eines ausgestreckten Fingers 9 erfasst. Die Hand 8 ist in Verbindung mit dem ausgestreckten Finger 9 als stabartig anzusehen. Dies bedeutet, dass es möglich ist, die Ausrichtung der Hand 8 mit dem ausgestreckten Finger 9 zu er- fassen. Die Ausrichtung wird mittels erfasster Punkte des Fingers 9 als eine Achse des Fingers bestimmt. Ein Vektor 10 wird als eine Verlängerung der Verbindung dieser Punkte bestimmt. Alternativ werden andere Punkte der Hand 8 und des Fingers 9 zur Bestimmung des Vektors 10 verwendet. Wesentlich ist, dass über die Punkte eine eindeutige Vektorbestimmung möglich ist. In weiteren Alternativen wird der Vektor 10 aus der Orientierung eines anderen stabartigen Objekts bestimmt, der beispiels- weise in der Hand 8 gehalten wird.

Der 3D-Sensor 5 erfasst in dieser Ausführungsform mehrere Elemente des Operationstischs l ¹ , die ansteuerbar, also zu aktivieren sind. Hier ist das Element exemplarisch der Antrieb für die Höhenverstellung in der Säule 7. Die Steuerungsvorrichtung 2 erkennt aus der Richtung des Vektors 10 und einer Lage der Hand 8, somit aus dem von der Hand 8 ausgehenden Vektor 10, dass es einen Schnittpunkt des Vektors 10 und der Säule 7 gibt, und erkennt durch die Position des Schnittpunkts das zu akti- vierende Element, das eine vorbestimmte Aktion auszuführen hat. Die vorbestimmte Aktion wird dann, wie vorangehend beschrieben, durch erfasste vorbestimmte Bewegungen und/oder die Geste und/oder den einer Funktionalität/einem Steuerungsbefehl zugeordneten Erfassungsraum der Hand 8 oder der Hände 8, 8' ausge- führt. In einer alternativen Ausführungsform ist die Steuerungsvorrichtung 2 angepasst, die vorbestimmte Aktion über das Erfassen einer andersartigen Anweisung als einer Geste, beispielsweise über eine Spracheingabe, auszuführen. In Fig. 4 ist eine weitere Möglichkeit der Ansteuerung, hier anhand der Operationsleuchte 1" gezeigt.

Die Steuerungsvorrichtung 2 ist hier so ausgebildet, dass der Vektor 10 wiederum über die Punkte an dem Finger 9 und dessen Achse bestimmt wird. Die Steuerungsvorrichtung 2 erkennt über die Erfassung der Punkte durch den 3D-Sensor 5 die Richtung des Vektors 10. Ferner erfasst die Steuerungsvorrichtung 2 über den 3D-Sensor menschliche Körper, die sich in seinem Erfassungsbereich befinden.

Auch hier wird ein Schnittpunkt des Vektors 10 mit dem menschlichen Körper (nicht gezeigt) erfasst. Die Steuerungsvorrichtung 2 ist so angepasst, dass sie eine zuvor ausgewählte Aktion bezüglich der Stelle des menschlichen Körpers ausführt. In Fig. 4 ist gezeigt, dass der Vektor auf eine Stelle auf der Patientenlagerungsplatte 6 gerichtet ist. Die zuvor gewählte Aktion, ausgewählt beispielsweise über das Zeigen auf die Operationsleuchte 1", wird dann so ausgeführt, dass die Stelle auf der Patientenlagerungsplatte 6, auf der der menschliche Körper liegt, beleuchtet wird. Dies erfolgt beispielsweise über ein motorisches Verstellen von Modulen der Operationsleuchte 1" o- der über das Aktivieren von auf die Stelle gerichteten Leuchtmitteln.

In Fig. 4 ist des Weiteren eine Funktion einer optionalen Anpassung der Steuerungsvorrichtung 2 gezeigt. Die räumliche Ori- entierung des Vektors 10 bestimmt zusätzlich zu dem Schnittpunkt mit dem menschlichen Körper in der Richtung des Vektors 10 auch einen zweiten Schnittpunkt mit einem zu aktivierenden Element des Medizingeräts in der entgegengesetzten Richtung des Vektors. Die zuvor ausgewählte Aktion, hier das Beleuchten der Stelle auf der Patientenlagerungsplatte 6 wird dann durch das Objekt, auf dem der Schnittpunkt des Vektors 10 mit dem Objekt liegt, in der Richtung der räumlichen Orientierung des Vektors 10 ausgeführt. Hier ist gezeigt, dass die Stelle auf der Patientenlagerungsfläche 6 durch das mit einem Pfeil gekennzeich- nete Modul der Operationsleuchte 1" beleuchtet wird. Die Verwendung des Vektors 10 kann zudem genutzt werden, um einen Schnittpunkt mit einer Oberfläche eines Zielbereichs, beispielsweise der Patientenauflage des Operationstisches bzw. dem darauf befindlichen Patienten, zu bilden. Kann dieser Schnitt- punkt gebildet werden, so ist die Richtungsangabe mit einer damit zu verbindenden Funktionalität im ersten Ansatz plausibel und wird umgesetzt. Schlägt die Plausibilitätsprüfung fehl, weil beispielsweise eine Selektion ins Leere geht, so wird der Ansteuerungsbefehl nicht umgesetzt oder muss zunächst explizit durch den Benutzer bestätigt werden.

Die dem Operationstisch 1' und der Operationsleuchte 1" zugeordnet beschriebenen Funktionen können sinngemäß durch alle geeigneten mit der Steuerungsvorrichtung 2 verbundenen Medizinge- räte ausgeführt werden. Die verschiedenen Ausführungsformen sind miteinander kombinierbar.

Im Betrieb erfasst die Steuerungsvorrichtung 2 über den 3D-Sen- sor 5 zunächst, ob die vorbestimmte Anmeldebewegung ausgeführt wird.

Im Anschluss an die vorbestimmte Anmeldebewegung wird die Bewegung des Objekts, also der Hand 8, 8' oder des Arms durch den 3D-Sensor erfasst und die vorbestimmte, der vorbestimmten Bewe- gung des Objekts zugeordnete, Aktion des Medizingeräts durch die Steuerungsvorrichtung 2 angesteuert.

Nach einem Beenden der gewünschten vorbestimmten Aktion des Medizingeräts wird zum Beenden der Bedienung die Abmeldebewegung ausgeführt, so dass keine weiteren Bewegungen nach der Abmeldebewegung als auszuführende Aktionen interpretiert werden. Optional werden nicht nur die Bewegung von einem der Objekte, sondern von mehreren Objekten erfasst. Hier wird die Position und die Bewegung von beiden Händen 8, 8' erfasst und die vorbestimmte Aktion entsprechend der Kombination der Bewegungen der mehreren Objekte ausgeführt.

Bei der optionalen Funktion, bei der es möglich ist, das zu aktivierende Element des Medizinprodukts auszuwählen, wird nach dem Aktivieren und vor dem Ausführen der Bewegung zur Ansteue- rung das gewünschte zu aktivierende Element durch Zeigen mittels des Fingers 9 (Richten des stabartigen Objekts) auf dieses Element ausgewählt. Dann wird die vorbestimmte Bewegung durch die Objekte ausgeführt und die Steuerungsvorrichtung 2 steuert das gewünschte zu aktivierende Element an, so dass die der vor- bestimmten Bewegung entsprechende Aktion ausgeführt wird.

Bei der weiteren optionalen Funktion, in der die Stelle ausgewählt wird, auf die die Aktion des Elements des Medizingeräts gerichtet ist, wird nach einem optional erforderlichen Aktivie- ren des Elements, das die Aktion ausführt, mit dem Finger 9 auf die Stelle gezeigt, bezüglich der die Aktion ausgeführt werden soll. Dadurch steuert die Steuerungsvorrichtung 2 das gewünschte Element so an, dass die Aktion bezüglich der Stelle ausgeführt wird, also hier die Stelle auf der Patientenlage- rungsfläche 6 beleuchtet wird.

Bei der weiteren optionalen Funktion, dass durch die Richtung, aus der gezeigt wird, auch das Element aktiviert wird, das die Aktion ausführen soll, wird zusätzlich zu der Stelle, bezüglich der die Aktion auszuführen ist, die Richtung des Fingers 9 (des stabartigen Objekts) erfasst und das bezüglich der Richtung des Fingers entgegengesetzte zu aktivierende Element, das die Aktion ausführen soll, ausgewählt. Das zu aktivierende Element wird dann angesteuert, so dass die Aktion aus der Richtung des Fingers 9 ausgeführt wird.