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Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum Auslösen, Verändern oder Beenden von Gerätefunktionen durch Fußbewegungen, umfassend eine Auflagefläche für die Fußsohle eines Fußes sowie mindestens einen im Bereich der Auflagefläche angeordneten, sich in einem festen Abstand zur Auflagefläche befindenden Schalter zum Schließen oder Öffnen eines Strom- oder Steuerkreises.
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Es ist bekannt, zur Steuerung elektrischer Geräte, darunter zur Steuerung von Geräten zur medizinischen Behandlung, Fußschalter oder Fußtaster zu verwenden, die über entsprechende Kabel oder Leitungen mit dem jeweiligen Gerät in Verbindung stehen und die jeweilige Schalterstellung oder die Schaltvorgabe als Signal an dieses Gerät übermitteln.
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So ist beispielsweise in
DE 103 51 199 B3 eine aus mehreren solcher Fußschalter bestehende Schalteinrichtung beschrieben, die zum Auslösen von Steuersignalen beim Betreiben elektromedizinischer Geräte oder Gerätebaugruppen dient. Jeder der hier vorgesehenen Fußschalter verfügt über eine Auflagefläche für die Fußsohle, die zur Betätigung auf diese Auflagefläche aufzusetzen ist. Die Betätigung erfolgt durch Auf- und Abbewegung des Fußes oder der Fußsohle im Zehenbereich des Fußes, etwa bei außerhalb des Fußschalters aufgesetzter Ferse.
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Ein einzelner Fußschalter mit einem Reed-Kontakt ist aus der
DE 88 10 751 U1 bekannt.
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DE 200 19 995 U1 zeigt einen Multifunktions-Fußschalter, bei dem die Anzahl der mit dem Fuß steuerbaren Funktionen gegenüber der vorgenannten Veröffentlichung vervielfacht wird, indem einem mit der Fußspitze zu betätigenden Gleiter selektiv mehrere verschiedene Schaltfunktionen zugeordnet werden können.
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Aus
DE 197 12 795 C2 ist eine mit einer Fußschalteinrichtung zusammenwirkende Vorrichtung zur handwerklichen Laserstrahl-Materialbearbeitung bekannt, bei der die Fußschalteinrichtung im Bereich der Fußauflagefläche mehrere Schalter aufweist, die wahlweise einzeln mit der Fußspitze erreichbar sind. Zur Einstellung von Laserbearbeitungsdaten während der Bearbeitung wird die Fußspitze zu dem jeweils zu betätigenden Schalter hin bewegt und auf diesen aufgesetzt. Auch hierbei erfolgt die Bedienung durch Auf- und Abbewegung des Fußes oder der Fußsohle im Zehenbereich des Fußes.
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Die
WO 01/86369 A1 offenbart einen Fußschalter mit einer Manschette, welche einen Neigungssensor unterstützt.
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Die beschriebenen Einrichtungen sind nachteiligerweise verhältnismäßig schwer und kostenintensiv und erfordern zum Zweck der Signalauslösung und Signalweiterleitung eine relativ komplizierte Konfektionierung der Verbindungskabel. Außerdem vor dem Betätigen die Beobachtung des Schalters und die Ausrichtung des Fußes zum Schalter erforderlich, um die Auslösung von Fehlfunktion oder unerwünschten Signalen zu verhindern. Dies gilt insbesondere für die letztgenannte Fußschalteinrichtung.
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Insbesondere im Zusammenhang mit der Entwicklung von Fußschaltern zur Bedienung von medizinischen Geräten, die im Operationsbereich Verwendung finden, besteht das Erfordernis, diese bei geringer Baugröße stabil und auch Spritzwassergeschützt auszuführen, damit sie über eine lange Nutzdauer hinweg hohen mechanischen Belastung standhalten, die im Extremfall auch das Körpergewicht des Operateurs berücksichtigen, und die zwecks Keimfreihaltung auch eine schnelle und unkomplizierte Reinigung ermöglichen.
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Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, Anordnungen zum Auslösen, Verändern oder Beenden von Gerätefunktionen durch Fußbewegung zu schaffen, mit denen in einfacher Weise mehrere Schaltfunktionen ausführbar sind und die außerdem den konstruktiven Anforderungen im Hinblick auf Betriebssicherheit, Langlebigkeit und geringe Baugröße genügen.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst mit einer Anordnung zum Auslösen, Verändern oder Beenden von Gerätefunktionen durch Fußbewegungen, umfassend
- - eine Auflagefläche für die Fußsohle,
- - mindestens einen im Bereich der Auflagefläche angeordneten, sich einem bevorzugt festen Abstand zur Auflagefläche befindenden Schalter zum Schließen oder Öffnen eines Strom- oder Steuerkreises,
- - ein dem Schalter zugeordnetes, bei Bedarf dessen Schaltfunktion initiierendes Betätigungselement, sowie
- - Mittel zur Übertragung von Auf-Ab-Bewegungen, Drehungen oder Neigungen des Fußes auf das Betätigungselement, wobei
- - der Schalter als Annäherungsschalter ausgebildet ist, und
- - das Betätigungselement in einer der jeweiligen Fußbewegung folgenden Richtung beweglich gelagert ist, so daß aufgrund der Fußbewegung eine Annäherung des Betätigungselementes an den Annäherungsschalter und damit die Auslösung der Schaltfunktion erfolgt.
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Als Annäherungsschalter im Sinne der Erfindung sind alle die Einrichtungen zu verstehen, die in der Lage sind, einen Strom- oder Steuerkreis bei Annäherung eines als Betätigungselement dienenden Objektes zu schließen oder zu öffnen. Eine unmittelbare Berührung des Betätigungselementes mit dem Annäherungsschalter ist nicht erforderlich, die Schaltfunktion wird bereits dann ausgelöst, wenn sich das Betätigungselement in einer bestimmten, vom Hersteller vorgegebenen oder auch vom Anwender einstellbaren Entfernung vom Annäherungsschalter befindet.
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Das Betätigungselement ist nicht unmittelbar in den Strom- oder Steuerkreis einbezogen, d.h. es ist nicht an Kabel oder Leitungen angeschlossen, erfordert nicht die Versorgung mit einer Betriebsspannung oder den elektrisch leitenden Anschluß an eine signal- oder informationsgebende Baugruppe, sondern ist frei beweglich und lediglich aufgrund seiner Materialeigenschaften und der Entfernung vom Annäherungsschalter funktionsfähig.
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Daraus ergibt sich der wesentliche Vorteil, daß das Betätigungselement leicht und mit geringer Baugröße ausführbar ist. In die Kabel- und Leitungsführung muß lediglich der Annäherungsschalter einbezogen werden, der bevorzugt ortsunveränderlich in der Nähe der Auflagefläche für die Fußsohle angeordnet ist.
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In der erfindungsgemäßen Anordnung sind im Zehenbereich des auf der Auflagefläche aufliegenden Fußes zwei Annäherungsschalter positioniert, und an einer den Zehenbereich umgreifenden Halterung sind zwei Betätigungselemente angeordnet, von denen jeweils eines einem der Annäherungsschalter zugeordnet ist, so daß bei einer seitwärts gerichteten Bewegung des Zehenbereichs, insbesondere bei Drehung des Fußes um die aufgesetzte Ferse nach der einen oder anderen Richtung, die Annäherung eines der Betätigungselemente an den einen oder den anderen Annäherungsschalter erfolgt.
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Auf diese Weise kann vorteilhaft vorgesehen sein, daß der Bediener eines elektromedizinischen Gerätes durch Drehung seines Fußes um die Achse des Unterschenkels, beispielsweise nach innen, eine Schaltfunktion auslöst, etwa das Einschalten einer Laserstrahlung. Durch Drehung in der entgegengesetzten Richtung nach außen kann eine Annäherung des zweiten Betätigungselementes an den zweiten Annäherungsschalter bewirkt und so eine Schaltfunktion zum Ausschalten der Laserstrahlung ausgelöst werden.
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Sinngemäß ist es auch denkbar, mit der Fußdrehung nach innen eine Beeinflussung bzw. Änderung einer Gerätefunktion durch Parameterveränderung zu bewirken, indem beispielsweise durch die Annäherung des Betätigungselementes an den betreffenden Annäherungsschalter ein Schaltimpuls ausgelöst und dieser zur Veränderung von Laserstrahlparametern, wie Leistung, Pulsdauer, Intervall und Zielstrahlhelligkeit genutzt wird. So kann beispielsweise mit jeder Fußdrehung nach innen der Annäherungsschalter betätigt und damit die Amplitude oder die Pulsbreite der Laserstrahlung um einen bestimmten Betrag erhöht werden, während bei Fußdrehung nach außen und der damit verbundenen Betätigung des zweiten Annäherungsschalters eine schrittweise Verringerung der Amplitude oder Pulsbreite veranlaßt wird.
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Insofern ist die erfindungsgemäße Anordnung besonders vorteilhaft anwendbar im Zusammenhang mit Laserbearbeitungsgeräten zur ophthalmologischen Behandlung.
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Die Halterung für die Betätigungselemente ist erfindungsgemäß mit Mitteln zu Befestigung unmittelbar an der Fußbekleidung ausgestattet. So ist es beispielsweise denkbar, daß im Zehenbereich ein Bügel über den Schuh des Operateurs geklemmt wird, an dem beidseitig, also rechts und links des Zehenbereichs, die Betätigungselemente - in Abhängigkeit von der Funktionsweise der Annäherungsschalter etwa in Form von kleinen Magneten - angeordnet sind.
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Damit sind einerseits die Betätigungselemente für den Operateur stets verfügbar, andererseits ist eine Betätigung der Annäherungsschalter durch Dritte oder Unbefugte vermieden, wenn sich der Operateur (mit den Betätigungselementen) aus dem Bereich des Gerätes entfernt hat.
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Als Annährungsschalter kommen sowohl berührungslos arbeitende kapazitive Annäherungsschalter in Betracht, bei denen in der Regel aufgrund der Annäherung des Betätigungselementes und einer dadurch bedingten Kapazitätsänderung ein Oszillator verstimmt wird, als auch sowohl berührungslos arbeitende induktive Annäherungsschalter, bei denen mit der Annäherung des Betätigungselementes für das Aussetzen elektrischer Schwingungen gesorgt wird. Bei der Verwendung kapazitiver Annäherungsschalter sollte das Betätigungselement aus einem elektrisch nicht leitenden Material bestehen, während das Betätigungselement bei der Verwendung induktiver Annäherungsschalter aus einem elektrisch leitenden Material bestehen muß.
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Besonders vorteilhaft lassen sich als Annäherungsschalter Reedrelais verwenden, bei denen durch Annäherung eines Magneten die Stellung von elektrischen Kontakten beeinflußt und dadurch Strom- oder Steuerkreise geschlossen oder geöffnet werden.
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Wie bereits weiter oben angedeutet, kann der Annäherungsschalter mit einer Ansteuerschaltung für ein Laserbearbeitungsgerät in Verbindung stehen, so daß mit der Betätigung eine Laserstrahlungsquelle ein- oder ausgeschaltet wird. Alternativ dazu kann mindestens einer der Annäherungsschalter als Pulsgeber in einen Steuerkreis eingeordnet sein, so daß mit seiner Betätigung Gerätefunktionen verändert werden, beispielsweise die Amplitude oder die Pulsbreite der Laserstrahlung erhöht oder verringert wird.
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Die Erfindung soll nachfolgend anhand zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:
- 1 einen Fußschalter wie aus dem Stand der Technik bekannt,
- 2 einen weiteren Fußschalter nach dem Stand der Technik, bei welchem zwei Betätigungselemente an einem Bügel befestigt sind, der um ein über der Auflagefläche für die Fußsohle angeordnetes Gelenk schwenkbar gelagert ist,
- 3 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung, bei der zwei Betätigungselemente mittels eines Bügels an der Fußbekleidung des Bedieners eines elektromedizinischen, insbesondere ophthalmologischen Gerätes befestigt sind.
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In 1 ist das Prinzip eines aus dem Stand der Technik bekannten Fußschalters 1 dargestellt, und zwar mit Blick auf die Spitze 2 einer Fußbekleidung 3, die mindestens den Zehenbereich eines Fußes umgibt.
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Der Fußschalter 1 umfaßt im wesentlichen eine Grundplatte 4 und einen Taster 5, der ein Schaltelement 6 aufweist, das beweglich angeordnet ist, so daß es einer Fußbewegung in Richtung R0 folgen und dabei die Schaltfunktion auslösen kann, für die der Taster 5 ausgelegt ist. Es sei angenommen, daß der Taster 5 als Ein- und Ausschalter für ein nicht dargestelltes elektromedizinisches Gerät dient und zu diesem Zweck über ein ebenfalls nicht dargestelltes Kabel mit diesem Gerät verbunden ist.
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Der Fußschalter 1 liegt auf einer Auflagefläche 7 auf, die den Fußschalter 1 trägt und auch die Kraft aufnimmt, die der Fuß in Richtung R0 auf den Taster 5 ausübt.
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2 zeigt einen weiteren Fußschalter ähnlich dem Stand der Technik.
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Wie aus 2 ersichtlich, sind im Bereich zwischen der Grundplatte 4 und dem Schaltelement 6 zwei Annäherungsschalter 8.1 und 8.2 angeordnet. Des Weiteren ist der Fußschalter 1 mit einer Fußschalterhaube 9 überbaut, die auf der Grundplatte 4 befestigt bzw. mit der Grundplatte 4 fest verbunden ist.
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Weiterhin ist ein Schaltbügel 10 vorhanden, der über ein Gelenk 11 an der Fußschalterhaube 9 aufgehängt ist. Das Gelenk 11 ist beispielsweise elastisch ausgeführt, so daß der Schaltbügel 10 in den Richtungen R1 und R2 seitwärts zur Fußspitze 2 auslenkbar ist.
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Selbstverständlich kann das Gelenk 11 auch in anderer Weise ausgebildet sein, beispielsweise als Kugelgelenk oder Schwenklager, wobei der Schaltbügel 10 um eine Achse 12 in den Richtungen R1 und R2 auslenkbar ist.
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An dem Schaltbügel 10 sind Betätigungselemente 13.1 und 13.2 angeordnet, wobei das Betätigungselement 13.1 dem Annäherungsschalter 8.1 und das Betätigungselement 13.2 dem Annäherungsschalter 8.2 zugeordnet ist.
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Die Annäherungsschalter 8.1 und 8.2 sind beispielsweise Reedrelais, und die zugeordneten Betätigungselemente 13.1 und 13.2 sind Magnete. Das Prinzip der Betätigung der Reedrelais ist an und für sich bekannt. So sind diese beispielsweise als Schließer ausgeführt, bei denen elektrische Kontakte durch Einwirkung von Magnetkraft aufeinander zu bewegt und schließlich in Kontakt miteinander gebracht werden, während sich die Schließkontakte wieder voneinander entfernen, wenn die Magnetkraft sich verringert bzw. ausbleibt.
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Wird nun infolge einer Drehbewegung des Fußes die Fußspitze 2 seitwärts in Richtung R1 bewegt, kommt es zur Berührung mit dem Schaltbügel 10, welcher dadurch der Bewegung der Fußspitze 2 in Richtung R1 folgt, so daß sich das Betätigungselement 13.1 dem Annäherungsschalter 8.1 nähert. Bei hinreichender Annäherung des Betätigungselementes 13.1 an den Annäherungsschalter 8.1 bewirkt das vom Betätigungselement 13.1 ausgehende Magnetfeld das Schließen der Kontakte im Annäherungsschalter 8.1 und veranlaßt damit über eine nicht dargestellte Verbindungsleitung das Auslösen, Verändern oder Beenden von Funktionen des Gerätes, das mit dieser erfindungsgemäßen Anordnung in Verbindung steht.
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Die Betätigung des Annäherungsschalters 8.2 erfolgt sinngemäß in derselben Weise, indem die Fußspitze 2 in Richtung R2 bewegt wird, und zwar so weit, bis sich das Betätigungselement 13.2 ausreichend nahe an dem Annährungsschalter 8.2 befindet und die Schaltfunktion des Annäherungsschalters 8.2 auslöst.
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Die Rückstellung des Schaltbügels 10 in seine Ausgangslage, die in 2 dargestellt ist, erfolgt durch eine Rückstellkraft, die das aus einem elastischen Material bestehende Gelenk 11 auf den Schaltbügel 10 ausübt.
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Es sei ausdrücklich betont, daß die Ausgestaltung der Lösung, wie in 2 gezeigt, lediglich beispielhaft ist. So sind in der Erfindung auch Ausgestaltungen eingeschlossen, bei denen nur ein Annäherungsschalter 8.1 oder 8.2 bzw. nur ein Betätigungselement 13.1 oder 13.2 vorgesehen sind.
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Außerdem ist auch die Ausführung der Annäherungsschaltung 8.1 und 8.2 nicht auf Reedrelais beschränkt. Im Rahmen der Erfindung liegt darüber hinaus auch die Verwendung von induktiven oder kapazitiven Annäherungsschaltern, wobei bei Verwendung von induktiven Annährungsschaltern die Betätigungselemente 13.1 bzw. 13.2 aus einem elektrisch leitenden Material, bei Verwendung von kapazitiven Annäherungsschaltern die Betätigungselemente 13.1 und 13.2 aus elektrisch nicht leitendem Material gefertigt sein sollten.
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Der Schaltbügel 10 selbst kann wahlweise aus elektrisch leitendem, elektrisch nicht leitendem oder auch magnetischem Material bestehen, so daß zumindest die Endbereiche des Schaltbügels 10 aufgrund ihrer Materialeigenschaften die Funktion der Betätigungselemente 13.1 und 13.2 übernehmen können, ohne daß die in 2 gezeigten gesonderten Betätigungselemente 13.1 und 13.2 erforderlich sind.
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Für den Einsatz in der erfindungsgemäßen Anordnung geeignete induktive Annäherungsschalter werden beispielsweise hergestellt und angeboten von der Firma Klaschka GmbH & Co.KG, Deutschland.
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Die Fußschalterhaube 9, die den Fußschalter 1 umgibt, dient zugleich zur Verhinderung der Auslösung einer Schaltfunktion durch herabfallende, auf das Schaltelement 6 auftreffende Gegenstände sowie auch zur Verhinderung einer unbeabsichtigten Betätigung des Fußschalters 1 durch Druckausübung auf das Schaltelement 6.
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In einer gesonderten, ebenfalls beispielhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung können Anschläge vorgesehen sein, welche die Wege, um die der Schaltbügel 10 in den Richtungen R1 und R2 auslenkbar ist, begrenzen.
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Außerdem liegt im Rahmen der Erfindung, wenn die Betätigungselemente 13.1 und 13.2, wie beispielhaft in 3 dargestellt, unmittelbar an der Fußbekleidung 3 seitwärts vom Zehenbereich angeordnet sind, während die Annäherungsschalter 8.1 und 8.2 innerhalb der Fußschalterhaube 9 befestigt sind.
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Auch hierbei ist durch Drehbewegung des Fußes in den Richtungen R1 und R2 gemeinsam mit den Betätigungselementen 13.1 bzw. 13.2 die Annäherung der Betätigungselemente 13.1 und 13.2 an die Annäherungsschalter 8.1 bzw. 8.2 und damit die Auslösung der Schaltfunktionen wie weiter oben beschrieben möglich.
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Der Vollständigkeit halber sei darauf hingewiesen, daß auch Ausführungen der erfindungsgemäßen Anordnung denkbar sind, die keinen herkömmlichen Fußschalter 1 aufweisen, sondern bei denen an Stelle des Fußschalters 1 lediglich eine Fußauflage vorgesehen ist.
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Eine sehr vorteilhafte Ausführung der erfindungsgemäßen Anordnung besteht darin, daß der jeweilige Zustand der mittels der Annäherungsschalter ausgelösten Gerätefunktionen, beispielsweise die Situation „Laserstrahlung eingeschaltet“, „Laserstrahlung ausgeschaltet“, „Laserstrahlamplitude“, „Pulsbreite der Laserstrahlung“ oder andere Hinweise in den Sichtbereich des Operateurs eingeblendet werden.
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Hierbei kommt insbesondere der Vorteil zum Tragen, daß der Operateur die Schaltfunktionen durch Fußbewegung auslösen kann, ohne den Blick auf den Fußschalter richten bzw. vom Operationsbereich abwenden zu müssen. Seine Aufmerksamkeit bleibt unbeeinflußt von der Betätigung des Fußschalters auf den Operationsbereich konzentriert, indem für ihn sowohl der zu operierende Bereich, beispielsweise am Auge eines Patienten, als auch die eingestellten Geräteparameter und Gerätefunktionen sichtbar sind.