DE102010021037A1 - Operating theater-service robot arrangement for use in health care system during surgical operation, has robot formed to pick up and hand over instruments stored in storage area on tray to users based on request - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Anordnung, die das bei einer chirurgischen Operation benötigte OP-Hilfspersonal, beispielsweise eine OP-Schwester, ersetzt.The invention relates to an arrangement which replaces the surgical assistants required for a surgical operation, for example an operating theater nurse.
Im Gesundheitssystem spielen Maßnahmen zur Kostenbegrenzung und -senkung speziell in Krankenhäusern eine immer größere Rolle. Bei steigendem technischen Fortschritt in der Medizintechnik sowie einer steigenden Lebenserwartung der Bevölkerung beispielsweise aufgrund körperlich leichterer Tätigkeiten, besserer Ernährung und Hygiene sowie besserer medizinischer Betreuung sind die Gesundheitskosten nur dann kontrollierbar, wenn der zunehmende Einsatz von Technik, insbesondere Automatisierungstechnik, im Krankenhaus neben einer höheren Behandlungsqualität und erweiterten Behandlungsmöglichkeit gleichzeitig auch eine Kostensenkung pro Behandlungsfall verspricht. Diese Kostensenkung kann durch Einsparung von medizinischem Personal erreicht werden.In the healthcare system, cost containment and reduction measures are playing an increasingly important role, especially in hospitals. With increasing technical progress in medical technology and an increasing life expectancy of the population, for example, due to physically lighter activities, better nutrition and hygiene and better medical care, the health costs can only be controlled if the increasing use of technology, especially automation technology, in the hospital in addition to a higher quality of treatment and at the same time promises a cost reduction per treatment case. This cost reduction can be achieved by saving medical staff.
Speziell im Operationssaal (OP) ist OP-Hilfspersonal tätig, um beispielsweise
- – dem Chirurgen Instrumente wie Messer, Scheren, Pinzetten, Klemmen, Nadeln mit Faden etc. oder Tücher, Tupfer und andere Verbrauchsgegenstände anzureichen,
- – Instrumente und Verbrauchsgegenstände vom Chirurgen entgegenzunehmen und/oder
- – Instrumente und Verbrauchsgegenstände abzuzählen, um so sicherzustellen, dass kein Material im Patienten verbleibt.
- - to provide the surgeon with instruments such as knives, scissors, tweezers, clamps, needles with thread etc. or cloths, swabs and other consumables,
- - Receive instruments and consumables from the surgeon and / or
- - Count instruments and consumables to ensure that no material remains in the patient.
Im Rahmen der Anstrengungen, medizinisches Personal einzusparen, wurde beispielsweise im Artikel
In der
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Möglichkeit anzugeben, einen zuverlässigen Ersatz oder eine zuverlässige Unterstützung für das OP-Hilfspersonal zu schaffen.It is therefore the object of the present invention to provide a way to provide a reliable replacement or reliable support for the operating room assistant.
Diese Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Erfindungen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.This object is achieved by the inventions specified in the independent claims. Advantageous embodiments emerge from the dependent claims.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Anordnung mit einem OP-Service-Roboter, einer Elektronikeinheit und zumindest einer in Reichweite des OP-Service-Roboters positionierbaren ersten Ablage, insbesondere einem Frischinstrumente-Tablett, welche zumindest eine vorgegebene Ablagestelle aufweist, insbesondere eine Mulde, an der ein bestimmtes OP-Istrument ablegbar ist und deren Position dem OP-Service-Roboter bekannt ist. Der OP-Service-Roboter ist ausgebildet, um einem Bediener auf Anfrage das an der vorgegebenen Ablagestelle auf der ersten Ablage abgelegte OP-Instrument aufzunehmen und anzureichen.The object is achieved by an arrangement with an OP service robot, an electronics unit and at least one positionable within reach of the OP service robot first shelf, especially a fresh instruments tray, which has at least one predetermined storage location, in particular a trough at a particular surgical instrument can be stored and whose position is known to the surgical service robot. The OP service robot is designed to receive and submit to an operator on request the surgical instrument placed on the first storage area at the predetermined storage location.
Der OP-Service-Roboter ist insbesondere sprachgesteuert, wobei die Anfrage durch zumindest ein Befehlswort stellbar ist und die Anfrage per Spracherkennung verarbeitet wird.The OP service robot is in particular voice-controlled, wherein the request is adjustable by at least one command word and the request is processed by voice recognition.
Die Ablagestelle der ersten Ablage ist derart ausgebildet, dass dort nur ein bestimmtes OP-Instrument, insbesondere nur ein bestimmter OP-Instrumententyp, ablegbar ist.The storage location of the first storage is designed such that only a specific surgical instrument, in particular only a specific surgical instrument type, can be deposited there.
Dabei ist insbesondere die Form der Ablagestelle der ersten Ablage an die Form des dort ablegbaren, bestimmten OP-Instruments angepasst.In particular, the shape of the storage location of the first storage compartment is adapted to the shape of the particular surgical instrument that can be stored there.
Darüber hinaus ist eine zweite Ablage, insbesondere Gebrauchtinstrumente-Tablett, vorgesehen, auf der zumindest ein OP-Instrument ablegbar ist.In addition, a second tray, in particular a second-hand tablet, is provided on which at least one surgical instrument can be placed.
Der OP-Service-Roboter ist ausgebildet, um zusätzlich auf Anfrage ein OP-Instrument vom Bediener zurück zu nehmen. Darüber hinaus ist der OP-Service-Roboter ausgebildet, um das zurück genommene OP-Instrument auf der zweiten Ablage abzulegen.The surgical service robot is designed to additionally take back an operating instrument from the operator on request. In addition, the surgical service robot is designed to place the returned surgical instrument on the second shelf.
Die Elektronikeinheit ist mit einer Zählfunktion für OP-Instrumente ausgestattet, die
- – die Anzahl der von der ersten Ablage genommenen OP-Instrumente sowie die Anzahl der auf der zweiten Ablage abgelegten OP-Instrumente detektiert und/oder
- – die Anzahl der vom OP-Service-Roboter von der ersten Ablage genommenen OP-Instrumente sowie die Anzahl der vom OP-Service-Roboter auf der zweiten Ablage abgelegten OP-Instrumente detektiert.
- - detects and / or detects the number of surgical instruments taken from the first tray and the number of surgical instruments stored on the second tray
- - Detects the number of surgical instruments taken by the OR service robot from the first shelf and the number of OP instruments stored by the OR service robot on the second shelf.
Dabei ist die Elektronikeinheit ausgebildet, um die mit der Zählfunktion detektierten Anzahlen miteinander zu vergleichen und einen Hinweis auszugeben, wenn die Anzahlen nicht miteinander übereinstimmen.In this case, the electronic unit is designed to compare the numbers detected with the counting function with one another and to output a message if the numbers do not coincide with one another.
Die erste Ablage weist zumindest eine weitere vorgegebene Ablagestelle auf, an der ein bestimmter Verbrauchsgegenstand ablegbar ist und deren Position dem OP-Service-Roboter bekannt ist, wobei der OP-Service-Roboter ausgebildet ist, um auf Anfrage durch den Bediener den an der weiteren vorgegebenen Ablagestelle abgelegten bestimmten Verbrauchsgegenstand aufzunehmen und anzureichen.The first tray has at least one further predetermined storage location at which a particular consumable item can be stored and whose position is known to the OP service robot, wherein the OP service robot is designed to request the operator on request to pick up and submit the specified consumed item.
Alternativ oder zusätzlich ist eine weiteres Ablage, insbesondere Verbrauchsmaterial-Tablett, vorgesehen, welche zumindest eine weitere vorgegebene Ablagestelle aufweist, an der ein bestimmter Verbrauchsgegenstand ablegbar ist und deren Position dem OP-Service-Roboter bekannt ist, wobei der OP-Service-Roboter ausgebildet ist, um auf Anfrage durch den Bediener den an der vorgegebenen Ablagestelle abgelegten bestimmten Verbrauchsgegenstand aufzunehmen und anzureichen.Alternatively or additionally, a further tray, in particular a consumable tray, is provided which has at least one further predetermined storage location at which a certain consumable item can be stored and whose position is known to the OP service robot, the OP service robot being formed is to pick up and submit on request by the operator the particular consumable deposited at the designated storage location.
Weiterhin ist ein Verbrauchsmaterialbehälter zur Entsorgung eines benutzten Verbrauchsgegenstands vorgesehen, wobei die Elektronikeinheit mit einer weiteren Zählfunktion für in den Verbrauchsmaterialbehälter abgelegte Verbrauchsgegenstände ausgestattet ist, die die Anzahl der vom ersten und/oder von der weiteren Ablage genommenen Verbrauchsgegenstände sowie die Anzahl der in den Verbrauchsmaterialbehälter abgelegten Verbrauchsgegenstände detektiert.Furthermore, a consumable container for disposing of a used consumable is provided, wherein the electronic unit is provided with a further counting function for consumables stored in the consumable container, the number of consumables taken from the first and / or from the further storage and the number of stored in the consumables container Consumables detected.
Die Elektronikeinheit ist ausgebildet, um die mit der weiteren Zählfunktion detektierten Anzahlen miteinander zu vergleichen und einen Hinweis auszugeben, wenn die Anzahlen nicht miteinander übereinstimmen.The electronic unit is designed to compare the numbers detected with the further counting function with one another and to output an indication if the numbers do not coincide with one another.
Vorteilhafterweise ist zumindest eine Zielposition vorgegeben,
- – in die der OP-Service-Roboter ein angefragtes OP-Instrument oder einen angefragten Verbrauchsgegenstand anreicht oder
- – in der eine Haltevorrichtung des OP-Service-Roboters positionierbar ist, um vom Bediener ein OP-Instrument oder einen Verbrauchsgegenstand zurück zu nehmen.
- - in which the OP service robot reaches a requested surgical instrument or a requested consumable item or
- - In which a holding device of the OP service robot can be positioned to take back from the operator an operating instrument or a consumable item.
Diese Zielposition ist vom Bediener individuell vorgebbar und im OP-Service-Roboter abspeicherbar.This target position can be individually specified by the operator and stored in the OP service robot.
Ein OP-Service-Roboter weist die folgenden Vorteile auf:
- – Personaleinsparung,
- – Programmierbarkeit/Adaptierbarkeit auf die Präferenzen beispielsweise des operierenden Chirurgen,
- – höhere Zuverlässigkeit (insbesondere bei der Zählfunktion)
- – permanente Verfügbarkeit,
- – keine emotionalen/menschlichen Beeinträchtigungen (Reizbarkeit, Unkonzentriertheit)
- – automatische Dokumentation.
- - personnel savings,
- Programmability / adaptability to the preferences of, for example, the operating surgeon,
- - higher reliability (especially with the counting function)
- - permanent availability,
- - no emotional / human impairments (irritability, lack of concentration)
- - automatic documentation.
Darüber hinaus weist der erfindungsgemäße OP-Service-Roboter zusätzlich beispielsweise die Vorteile auf, dass zum Einen durch die Verwendung von Befehlsworten und durch den Verzicht auf die aufwändig zu realisierende automatische optische Erkennung beispielsweise der chirurgischen Instrumente eine einfache technische Realisierung möglich ist. Die automatische optische Instrumentenerkennung ist nicht nur wegen der Vielzahl an OP-Instrumenten schwierig, sondern auch weil die Instrumente nach Benutzung nicht mehr genauso aussehen wie vor der Benutzung, beispielsweise wegen Verschmutzung. Weiterhin ist durch die spezielle Ausgestaltung eine Entsorgung und eine Zählfunktion von Verbrauchsmaterialien wie beispielsweise Tupfern und/oder Tüchern gegeben.In addition, the surgical service robot according to the invention additionally has, for example, the advantages that, on the one hand, a simple technical realization is possible by the use of command words and by dispensing with the complex automatic realization of, for example, the surgical instruments. The automatic optical instrument recognition is difficult not only because of the variety of surgical instruments, but also because the instruments after use no longer look the same as before use, for example because of pollution. Furthermore, given by the special design of a disposal and a counting function of consumables such as swabs and / or towels.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus dem im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel sowie anhand der Zeichnungen.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the embodiment described below and with reference to the drawings.
Dabei zeigtIt shows
In den Figuren sind identische bzw. einander entsprechende Bereiche, Bauteile, Bauteilgruppen oder Verfahrensschritte mit denselben Bezugsziffern gekennzeichnet.In the figures, identical or corresponding areas, components, component groups or method steps are identified by the same reference numerals.
Die
Weiterhin ist die erfindungsgemäße Anordnung
In der vorliegenden Erfindung wird davon ausgegangen, dass ein zur OP gehöriges Instrumentenset
Neben dem zu Anfang der Operation vollen Tablett
Auf dem Verbrauchsmaterial-Tablett
Der OP-Service-Roboter
Da dem OP-Service-Roboter
Im Falle des Anreichens eines chirurgischen Instruments greift der Roboter also in die passende Mulde des Frischinstrumente-Tabletts
Im Falle des Anreichens eines Verbrauchsgegenstands ergreift der Roboter den angefragten Gegenstand vom Verbrauchsmaterial-Tablett
Wie bereits angedeutet ist davon auszugehen, dass bestimmte Gegenstände wie beispielsweise Pinzetten oder Klemmen mehrfach auf dem jeweiligen Tablett vorhanden sind, wobei dem OP-Service-Roboter
Will der Bediener einen Gegenstand wieder abgeben, so nennt er als erstes Befehlswort beispielsweise ”take” und als zweites Befehlswort wieder die Bezeichnung des Gegenstands, der vom OP-Service-Roboter angenommen werden soll. Der OP-Service-Roboter
In einer speziellen Ausführungsform des OP-Service-Roboters
Für die Entsorgung der Verbrauchsgegenstände
In einer anderen Ausführungsform kann für die Rücknahme eines Gegenstands durch den OP-Service-Roboter
Im Falle des Zurückgebens eines nicht mehr benötigten chirurgischen Instruments hält der Pick-and-place-Roboter
Der erfindungsgemäße OP-Service-Roboter
Aufgrund der diversen Drehgelenke ist es möglich, den Greifer in die vorgebbare Zielposition ggf. einschließlich eines vorgebbaren Winkels zu manövrieren. Der Begriff ”Zielposition” bezieht sich grundsätzlich auf die Position des Greifers
- – Wenn dem Bediener also ein Gegenstand angereicht werden soll, d. h. das erste Befehlswort ist beispielsweise ”give”, ist die Zielposition diejenige Position des
Greifers 117 im Raum, die der Greifer mit dem angefragten Gegenstand anfährt. - – Wenn der Bediener einen Gegenstand abgeben will, d. h. das erste Befehlswort ist beispielsweise ”take”, ist die Zielposition diejenige Position des Greifers im Raum, die der Greifer anfährt, um den abzugebenden Gegenstand entgegen zu nehmen.
- If an object is to be presented to the operator, ie the first command word is for example "give", the target position is the position of the
gripper 117 in the room, which the gripper approaches with the requested object. - - When the operator wants to deliver an item, ie the first command word is for example "take", the target position is the position of the gripper in the space that the gripper moves to accept the item to be dispensed.
Die Zielposition kann je nach Gegenstand sowohl die 3D-Koordinaten, beispielsweise kartesische Koordinaten, als auch den Anreiche-Winkel beinhalten. Im Normalfall wird die Zielposition 6-dimensional sein und die 3D-Koordinaten sowie die Winkel beinhalten. Speziell der Anreiche-Winkel kann beispielsweise beim Anreichen eines Messers eine wesentliche Rolle spielen. Wird ein Messer im richtigen Winkel angereicht, kann der Bediener bzw. der Chirurg das Messer im Idealfall blind greifen und davon ausgehen, dass es sofort richtig in der Hand liegt, dass also beispielsweise die Klinge in die richtige Richtung weist. Durch diese Funktion kann wesentlich Zeit gespart werden.Depending on the object, the target position may include both the 3D coordinates, for example Cartesian coordinates, and the enrichment angle. Normally, the target position will be 6-dimensional and will contain the 3D coordinates as well as the angles. Especially the reaching-in angle can play an essential role, for example, when applying a knife. If a knife is placed at the correct angle, the operator or the surgeon can ideally grasp the knife blind and assume that it is immediately right in the hand, so that, for example, the blade points in the right direction. This feature saves a lot of time.
Außer der 6D-Zielposition für das Anreichen und die Rücknahme von Instrumenten und/oder Verbrauchsgegenständen kann auch die Positionierung des OP-Service-Roboters relativ zum OP-Tisch für den Bediener, d. h. den operierenden Chirurgen, eingestellt werden. Bei einem OP-Service-Roboter, dessen Fuß
Der OP-Service-Roboter
Zusätzlich verfügt die erfindungsgemäße Anordnung
Die Zählfunktion kann zusätzlich auch die Anzahl der angereichten und zurück gegebenen Verbrauchsgegenstände überwachen. Für den Fall, dass der OP-Service-Roboter
Das Ergebnis der Zählungen wird auf einem Monitor
Der Vergleich der mit der Zählfunktion detektierten Anzahlen in der Elektronikeinheit
Der Vergleich der Anzahlen ausgegebener und zurückgenommener Gegenstände findet vorzugsweise in Echtzeit, spätestens aber nach Abschluss der OP statt, beispielsweise wenn der operierende Chirurg manuell oder ebenfalls durch Sprachbefehl dem OP-Service-Roboter bzw. der Steuereinheit einen entsprechenden Befehl gibt. Alternativ könnte auch während der OP ständig oder auf Anfrage am Monitor
Der OP-Service-Roboter
Der OP-Service-Roboter
Anstelle des oben erläuterten einarmigen OP-Service-Roboter
- 1. Beginnend von der Roboterarm-Grundstellung Heranfahren des leeren Greifers in die Zielposition zur Instrumenten-Rücknahme;
- 2. Rücknahme eines Gebrauchtinstruments durch den Roboter;
- 3. Ablegen des Gebrauchtinstruments auf dem Gebrauchtinstrumente-
Tablett 122 ; - 4. ggf. Reinigung des Greifers;
- 5. Aufnahme des Frischinstruments vom Frischinstrumente-
Tablett 121 ; - 6. Anreichen des Frischinstruments;
- 7. Übergabe des Frischinstruments;
- 8. Rückführung des Roboterarms in die Grundstellung, ggf. nach Reinigung des Greifers.
- 1. Starting from the robot arm home position, move the empty grab to the target position for instrument withdrawal;
- 2. Return of a used instrument by the robot;
- 3. Place the used instrument on the used
instruments tray 122 ; - 4. if necessary, cleaning the gripper;
- 5. Recording the fresh instrument from the
fresh instruments tray 121 ; - 6. presentation of the fresh instrument;
- 7. handover of the fresh instrument;
- 8. Return of the robot arm to the basic position, if necessary after cleaning the gripper.
Bei zwei- und mehrarmigen OP-Service-Robotern steht immer mindestens ein Arm zur Rücknahme und ein Arm zur Anreichung zur Verfügung. Die Schritte 1 bis 4 können dann mit einem Roboterarm simultan zu den Schritten 5 bis 8 mit einem anderen Roboterarm erfolgen.With two- and multi-arm surgical service robots, there is always at least one arm available for retrieval and one arm for attachment.
In der Regel werden von einer OP-Schwester bzw. vom OP-Service-Roboter keine antizipierenden Aktionen erwartet, d. h. eine Aktion erfolgt erst nach Anweisung durch den Operateur. Zur Beschleunigung des Anreiche- und Rücknahmevorgangs durch den OP-Service-Roboter kann es aber sinnvoll sein, dass der Roboter „weiß”, was seine nächste Aktion mit hoher Wahrscheinlichkeit sein wird. Dazu werden in der Elektronikeinheit
Jede so protokollierte Operation wird in einem Ablagesystem, z. B. einer Datenbank, abgelegt mit Bezug auf den Operateur und die OP-Klasse, wobei eine OP-Klasse beispielsweise eine Blinddarmoperation ist. Bei einer neuen Operation werden die protokollierten Operationsverläufe, d. h. die durchgeführten Aktionen bzw. deren Reihenfolge, von derselben OP-Klasse und mit demselben Operateur von der Elektronikeinheit
Die in der
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- US 7164968 B2 [0005, 0005] US 7164968 B2 [0005, 0005]
Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
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