CH686165A5 - Vorrichtung zur Steuerung von mehreren Verbrauchern eines zahnorztlichen Behandlungsplatzes. - Google Patents

Description

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Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung von mehreren Verbrauchern, insbesondere zur Steuerung einer Verbraucher-Einheit eines zahnärztlichen Behandlungsplatzes gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Beim Stand der Technik ist es bisher so, dass für jedes Behandlungsplatzelement (beispielsweise Arzt-Element, Arzthelferinnen-Element usw.) eine eigene Steuereinrichtung vorgesehen ist. Jede dieser Steuereinrichtungen hat ein spezielles Betriebsprogramm, da die zu steuernden Funktionen in grossem Masse unterschiedlich sind. Diese Betriebsprogramme sind in eigenen nicht-flüchtigen Speichern, beispielsweise E-PROMS abgelegt.

Ist ein solcher zahnärztlicher Behandlungsplatz bei einem Zahnarzt installiert, können zu einem späteren Zeitpunkt durchaus Änderungen notwendig werden. Ein Beispiel dafür kann sein, dass ein neues Instrument eingeführt wird, welches einen besonderen Fussanlasser benötigt. Der Fussanlasser gibt auf dieses Instrument abgestimmte Steuersignale aus. Diese neuen Steuersignale können von der Steuerschaltung nicht mehr verarbeitet werden. Es wäre demnach notwendig, das E-PROM gegen ein anderes auszutauschen, das beim Hersteller mit entsprechenden Daten versehen worden ist.

Sollten die Steuerschaltungen verschiedener Behandlungsplatz-Elemente miteinander kommunizieren, wäre es zudem notwendig, auch die E-PROMS der übrigen Steuerschaltungen auszutauschen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die oben erwähnten Nachteile zu beseitigen, und speziell das aufwendige Austauschen von Speichern zu vermeiden.

Die Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Die Erfindung soll anhand der folgenden Figuren beispielhaft erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1 exemplarisch die Anordnung mehrerer jeweils einem Behandlungsplatz-Element zugeordneter Leistungs-Moduln und Steuerschaltungen;

Fig. 2 exemplarisch den Aufbau eines Behand-lungsplatz-Elements;

Fig. 3 eine Anordnung zur Instrumentenkennung;

Fig. 4 die verschiedenen Möglichkeiten, ein Behandlungsinstrument zu konfigurieren;

Fig. 5 die Ausführung der Kontaktgabe von zwei Instrumententeilen für die Instrumentenkennung;

Fig. 6 exemplarisch die Anordnung von Steuerschaltungen und einer externen Speicher-Einheit;

Fig. 7 exemplarisch den Aufbau einer solchen externen Speicher-Einheit und

Fig. 8 die Anordnung zur Regelung der Helligkeit von Anzeigeeinheiten.

Fig. 1 zeigt den Aufbau mehrerer Behandlungsplatz-Elemente, wobei in der Zeichnung jeweils zwei Elemente funktionell gleichartig sind. Selbstverständlich kann ein Behandlungsplatz auch mehr als die gezeigten vier Behandlungsplatz-Elemente aufweisen. Die Zuordnung einzelner Verbraucher zu einem Behandlungsplatz-Element erfolgt normalerweise nach der räumlichen Plazierung bzw. der funktionellen Zusammengehörigkeit der Verbraucher. Beispielsweise werden die vom Arzt zu bedienenden Instrumente einem Arzt-Element (Element I) und die von der Arzthelferin zu bedienenden Instrumente einem Helferinnen-Element (Element II) zugeordnet. Die zur Ausführung der Patientenstuhl-Funktionen notwendigen Einstellungen übernimmt ein Patientenstuhl-Element (Element III) und für die Ver- und Entsorgung des Speibeckens kommt beispielsweise ein Ver- und Entsorge-Element (Element IV) zum Einsatz.

Jeder Verbraucher-Einheit 1 ist ein Leistungs-Modul 3 und eine Steuereinheit 2 zugeordnet. Jedes Leistungs-Modul stellt die den zu versorgenden Verbrauchern passenden Medien in Art und Menge zur Verfügung, wobei die Steuereinheit 2 dem Leistungs-Modul 3 meldet, welcher Verbraucher eingesetzt wird. Alle Steuereinheiten 2 können über einen gemeinsamen Kommunikations-Bus 4 miteinander Daten austauschen. Mit einem daran angeschlossenen Fussregler 10 lassen sich auch ausgesuchte Funktionen verschiedener Elemente steuern.

Die Leistungs-Moduln 3 erhalten die notwendigen «Roh»-Medien über einen Energie-Bus 5, der wi-derum an eine zentrale Energie-Versorgungs-Einheit 6 angeschlossen ist.

Eine detaillierte Betrachtung eines Elements soll anhand des Zahnarzt-Elements (Element I) exemplarisch erfolgen. Die übrigen Elemente sind von ihrem Aufbau und ihrer Funktion im wesentlichen vergleichbar. Deutliche Unterschiede werden jedoch erwähnt.

Fig. 2 zeigt den detaillierten Aufbau des Arzt-Ele-ments (Element I). Wie in Fig. 1 sind die Steuereinheit 2, die Zahnarzt-Einheit 1 und der Leistungs-Modul 3 zu erkennen. Zusätzlich sind noch ein Fussregler 10, die zentrale Energie-Versorgungs-Einheit 6 und ein Bediendisplay 15 dargestellt.

Die Zahnarzt-Einheit 1 umfasst 4 Instrumente 8a ... d, wie beispielsweise einen elektrisch angetriebenen Bohrer 8a, einen Turbinen-Bohrer 8b, ein Zahnsteinentfernungsgerät 8c und ein Aushärtelicht 8d. Die vier Instrumente sind über ein busartig aufgebautes Versorgungsleitungssystem 11 mit dem Leistungs-Modul 3 verbunden, wobei steuerbare Schalter 7a ... d das gewünschte Instrument zuschalten. Diese Schalter 7a ... d, bspw. mechanische oder Halbleiterschalter, bekommen von der Steuereinheit 2 jeweils den Öffne- bwz. Schliess-Befehl über an den Ausgängen «Quittung» der Steuereinheit 2 angeschlossene Steuerleitungen 12.

Das Ansteuern dieser Schalter 7 erfolgt nach Auswertung eines Aktivierungssignals von einem der Ablageschalter 9a ... d. Jedem Instrument ist ein solcher Ablageschalter zugeordnet, der beim Herausnehmen des Instruments aus der Ablage öffnet und auf diese Weise der Steuereinheit 2 das Aktivierungssignal übermittelt.

Die Ablageschalter 9a ... d können beispielsweise in Form von Lichtschranken gesteuerten Schaltern ausgebildet sein, wobei die jeweils einem In-

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strument zugeordneten Lichtschranken detektieren, ob ein Instrument aus der Ablage genommen wurde oder noch am vorgesehenen Platz liegt.

Zur Erhöhung der Bedienersicherheit durchläuft das Quittungssignal, d.h. der Steuerbefehl für einen der Schalter 7a ... d, eine in der Steuereinheit 2 vorhandene Blockierschaltung, die dafür sorgt, dass immer nur einer der Schalter 7a ... d geschlossen ist. Auf diese Art und Weise kann man verhindern, dass beim Auswechseln eines Bohrkopfs durch die Arzthelferin dieser in Betrieb geht, während der Zahnarzt mit einem anderen Instrument behandelt. Die Schaltung ist so ausgelegt, dass das zuerst aus der Ablage entnommene Instrument die anderen Instrumente blockiert.

Nimmt beispielsweise der Zahnarzt das Aushärtelicht 8d, wie in Fig. 2 gezeigt, aus der Ablage, so gibt der zughörige Ablageschalter 9d durch sein Offnen ein Signal an den Ablage-Eingang der Steuereinheit 2. Diese quittiert das Signal über eine entsprechende Steuerleitung 12 mit dem Schliessen des Schalters 7d. Die übrigen Schalter 7a ... c sind daraufhin blockiert. Mit dem Schliessen des Schalters 7d erhält das Aushärtelicht 8d die entsprechenden Versorgungsmedien, in diesem Fall nur elektrische Energie, in der passenden Menge von dem Leistungs-Modul 3. Die übrigen Verbraucher 8a ... c sind von dem Versorgungsleitungssystem 11 getrennt.

Das Leistungs-Modul 3 erhält die Information über die Art und Menge der zur Verfügung zu stellenden Versorgungsmedien über eine Steuerleitung 14 von der Steuereinheit 2.

Das Schliessen des Schalters 7d bewirkt ausserdem, dass ein Kennungssignal über die Kennungs-leitung 13 am Kennungs-Eingang der Steuereinheit 2 anliegt und dort ausgewertet wird.

Natürlich ist der Zahnarzt auch in der Lage, die Kennungseinrichtung 16 passiv zu schalten und über ein Bediendisplay 15 alle notwendigen Werte per Hand einzugeben und über das Display zu kontrollieren.

Funktionsbefehle, die über den Fussregler 10 ausführbar sind, werden über den Kommunikationsbus 4 an die jeweils zuständige Steuereinheit 2 geführt.

Das besondere an der erfindungsgemässen Anordnung liegt darin, dass für alle vier Verbraucher 8 nur ein Leistungs-Modul 3 vorgesehen ist, der die von der zentralen Energie-Versorgungs-Einheit gelieferten Versorgungsmedien Strom, Luft und Wasser in passender Art und Menge dem ausgewählten Verbraucher zuführt.

Wie bereits erwähnt, erhält die Steuereinheit 2 von dem in Benutzung befindlichen Instrument 8d ein Kennungssignal. Dieses Signal wird von einer Kennungseinrichtung 16 ausgewertet. Dabei gibt der Signalwert, beispielsweise ein Spannungswert, Aufschluss über die Art und Beschaffenheit des ausgewählten Instruments 8d. Eine differenzierte Aussage über die angeschlossenen Bestandteile des Instruments, beispielsweise Schlauchtyp und Getriebeaufsatz, sind dadurch möglich.

Fig. 3 zeigt einen möglichen Aufbau einer solchen Instrumentenkennung.

Das zu erkennende Behandlungsinstrument kann beispielsweise einen Instrumentenkopf 21, einen Instrumentenaufsatz 22, eine Instrumentenkupplung

23, einen daran angeschlossenen Schlauch 24, der wiederum mit Hilfe einer Schlauchkupplung 25 und eines Gegenkupplungsgliedes 26 an ein Grundgerät angeschlossen ist, aufweisen.

Der zur Anerkennung notwendige elektrische Aufbau ist darunter abgebildet.

Zwei geräteseitige elektrische Kontakte 27, 28 werden durch ein Leitungspaar 32, 33, das sich von der Schlauchkupplung 25, durch den Schlauch

24, die Instrumentenkupplung 23, den Instrumentenaufsatz 22 bis zum Instrumentenkopf 21 erstreckt, verbunden. Die elektrischen Verbindungen zwischen einzelnen Bestandteilen des Instruments werden entweder mit üblichen Steckkontakten oder mit Ringkontakten, die anhand von Fig. 5 erläutert werden, hergestellt. Jedes zu erkennende Instrumententeil weist einen Widerstand 29, 30, 31 auf, der das Leitungspaar 32, 33 verbindet. Demnach liegt an den Eingängen 27 und 28 eine Parallelschaltung aus drei Widerständen.

Zur Erkennung des Instruments wird an einen Eingang 27 über einen Referenzwiderstand eine Referenzspannung angelegt. Daraufhin liegt zwischen den Eingängen 27 und 28 eine Spannung Uk, die vom Gesamtwiderstand der Widerstände 29, 30, 31 abhängt. Der gesamte Widerstand berechnet sich bekanntlich nach der Formel rG r2 * r3 r4

Wählt man für jedes Instrumententeil einen charakteristischen Widerstand, lässt sich anhand der Spannung Uk, die proportional zum Gesamtwiderstand ist, das Instrument eindeutig identifizieren.

Die an den Eingängen 27 und 28 anliegende Spannung Uk wird einer Messeinrichtung, beispielsweise ein Analog/Digital-Wandler, zugeführt. Diese ermittelt den digitalen Wert der Spannung Uk und liefert diesen an die Steuereinheit 2. Anhand des digitalisierten Messwerts und mit Hilfe von gespeicherten Tabellen lässt sich genau sagen, aus welchen Teilen das Instrument zusammengesetzt ist. Basierend auf diesem Ergebnis, kann die Steuereinheit 2 dem Leistungs-Modul 3 Art und Menge der Versorgungsmedien vorgeben. Die Anzahl der codierbaren Instrumentenanordnungen ist im wesentlichen durch das Auflösungsvermögen des Ana-log/Digital-Wandlers begrenzt, obwohl lediglich zwei Kontakte pro Kupplung notwendig sind.

Statt einer Parallel-Schaltung der Widerstände 29, 30 und 31 könnte auch eine Serienschaltung eingesetzt werden.

Denkbar wäre natürlich auch, statt der Widerstände andere spannungs- bzw. stromverändernde Elemente zu verwenden, wie beispielsweise Kapazitäten oder Induktivitäten. Diese müssten dann mit einer Wechselspannung oder einzelnen Spannungsimpulsen beaufschlagt werden.

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Entscheidend für die Erkennung ist nur, dass die an den Eingängen 27 und 28 gemessene Grösse Aufschluss über die Eigenschaft des daran angeschlossenen Leitungssystems 32, 33 gibt, wobei jedes Instrumententeil 21, 22, 24 und 25 einen eigenen, eindeutigen Beitrag dazu liefert.

Vorteilhaft ist bei der angegebenen Anordnung vor allen Dingen, dass die Steuerschaltung 2 auch das Auswechseln des Instrumentenkopfs 21 oder des Instrumentenaufsatzes 22 erkennt und entsprechend reagieren kann. Die Steuerschaltung 2 ist somit in der Lage, schon beim Auswechseln eines Getriebeaufsatzes, die Betriebsparameter auf die neue Situation abzustimmen.

Fig. 4 zeigt einen kleinen Ausschnitt aus der Vielfalt der Anschlussmöglichkeiten von verschiedenen Instrumentenköpfen an einen als Universalschlauch ausgebildeten Schlauch 24. So sind beispielsweise das Zahnsteinentfernungsgerät 21a oder der Turbinenbohrer 21b über einen Instrumentenaufsatz 22a an den Schlauch 24 über eine Kupplung 23 anschliessbar. Dies soll mit Hilfe der strichpunktierten Linie verdeutlicht werden. Des weiteren ist ein motorloser Instrumentenkopf 21c über ein Instrumentenzwischenstück an einen Luftmotor 22b oder einen Elektromotor 22c an den Schlauch 24 anschliessbar. Das Aushärtelicht 21 d benötigt keine Zwischenstücke und ist direkt an den Schlauch 24 anschliessbar.

Im Gegensatz zu Fig. 3, sind in diesem Fall die zur Kennung notwendigen Widerstände in Serie geschaltet. Die elektrische Verbindung zwischen einzelnen Instrumententeilen erfolgt auf zweierlei Arten.

Normale Buchsen-Stecker-Kontakte übernehmen die Verbindung zwischen der Schlauchkupplung 23 und dem daran angeschlossenen Instrumententeil. Die elektrische Verbindung zwischen Instrumentenaufsatz und Instrumentenkopf erfolgt über federnde Kontakte 40, 41 und entsprechende ringförmige Ge-genkontaktflächen 42, 43.

Fig. 5 verdeutlicht nochmals die benutzten Verbindungsarten.

Der Instrumentenkopf 21 wird zur Herstellung einer Verbindung auf das Endstück des Instrumentenaufsatzes 22 aufgesteckt. Beim Verbinden gleiten die federnd ausgebildeten Kontakte 40, 41 über die Aussenfläche des entsprechenden Aufsatz-Endstücks. Im eingesteckten Zustand liegen die beiden Kontakte 40, 41 auf den ringförmig ausgebildeten Kontaktflächen 42 bzw. 43, wodurch eine elektrische Verbindung 20 zwischen dem linken Leitungspaar 32, 33 hergestellt wird.

Die Qualität des elektrischen Kontakts hängt im wesentlichen vom Anpressdruck der federnden Kontakte 40, 41 ab, der durch die Form und das verwendete Material bestimmt ist.

Der Instrumenten-Aufsatz 22 verfügt an seiner anderen Seite über zwei Steckkontakte 44, 45, die mit dem Leitungspaar 32, 33 verbunden sind. Für die Steckkontakte 44, 45 sind an der Instrumentenkupplung 23 entsprechende Buchsenkontakte zur Herstellung einer elektrischen Verbindung vorgesehen.

Die zur Ausführung der beschriebenen Funktionen notwendigen Programmdaten sind normalerweise in einem Speicher der Steuereinheit 2 abgespeichert. Um eine einwandfreie Kommunikation der einzelnen Steuereinheiten 2 untereinander über den Kommunikationsbus zu ermöglichen, müssen die einzelnen Ausführungsprogramme aufeinander abgestimmt sein.

Die Programmdaten selbst werden normalerweise regelmässig in Festwertspeichern (ROM's) gespeichert. Die Festwertspeicher selbst sitzen in dafür vorgesehenen Sockeln auf der Steuereinheit 2. Sollten Programmänderungen durchgeführt werden, müssen die entsprechenden Festwertspeicher ausgetauscht werden. Dies gilt meistens für die Festwertspeicher sämtlicher Behandlungsplatz-Elemente, da wie oben schon erwähnt, die Programme unterschiedlicher Elemente aufeinander abgestimmt sein müssen.

Fig. 6 zeigt eine Möglichkeit, wie das eben beschriebene Auswechseln vermieden werden kann. Dafür ist jeder Steuereinheit 2 eine Leseeinrichtung 51 zugeordnet, die von einem Datenträger 50, beispielsweise einer Magnetkarte oder einem E-PROM, die benötigten Programmdaten ausliest und im Speicher der Steuereinheit 2 ablegt.

Selbstverständlich ist auch denkbar, dass nur eine Steuerschaltung 2 eine solche Leseeinrichtung 51 umfasst, wobei die für die anderen Steuerschaltungen 2 bestimmten Programmdaten über den Kommunikationsbus übertragen werden.

Weiterhin ist denkbar, dass die Leseeinrichtung 51 keiner Steuerschaltung 2 direkt zugeordnet ist, sondern über den Kommunikationsbus 4 jeder einzelnen Steuerschaltung 2 den zugehörigen Programmcode übermittelt.

Anhand der Fig. 7 soll nochmals erläutert werden, wie sich ein solcher Programmaustausch vollzieht. Dabei wird von einer Speicher-Karte 50 ausgegangen, die als Datenträger ein PROM zur Speicherung der Betriebsprogramme enthält.

Beim Einführen der Speicher-Karte in die Leseeinrichtung, beispielsweise über einen Steckkontakt, überträgt zuallererst die Leseeinrichtung einen Identifikations-Code, der jede Steuerschaltung 2 eindeutig kennzeichnet und dort auch individuell einstellbar ist. Abhängig von diesem Identifikations-Code, der in einem Speicher 53 abgelegt ist, wird ein entsprechender Bereich des Betriebsprogrammspeichers 52 adressiert und die darin abgespeicherten Daten von der Leseeinrichtung ausgelesen und in den entsprechenden Speicher der Steuerschaltung 2 eingeschrieben.

Wie bereits erwähnt, kann der Zahnarzt auf dem Display des Bedienerdisplays 15 oder anderen Anzeigeeinheiten (LED's) Informationen über verschiedene Funktionen ablesen. Die Ablesbarkeit des Displays bzw. der Leuchtdioden hängt sehr stark von der Umgebungshelligkeit im Behandlungsraum ab. Um auf diesen Parameter reagieren zu können, enthält die Steuereinheit 2 eine entsprechende Helligkeitssteuerung, die in Fig. 8 dargestellt ist. Dabei misst ein lichtempfindliches Schaltelement 60, bspw. eine Photodiode, die Umgebungshelligkeit und überträgt einen entsprechenden Wert an die Steuereinheit 2. Diese stellt die LEDs 61, bzw. das

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Display des Bedienerdisplays 15 über eine Änderung der Versorgungsspannung ein. Die Regelung der Anzeigehelligkeit erfolgt proportional der Umgebungshelligkeit, d.h. je heller der Raum desto heller die Anzeige.

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Patentansprüche

1. Vorrichtung zur Steuerung von mehreren Verbrauchern (8), insbesondere zur Steuerung einer Verbraucher-Einheit (1) eines zahnärztlichen Behandlungsplatzes mit mehreren Instrumenten (8a, 8b, 8c, 8d), mit einer Steuereinheit (2), gekennzeichnet durch zumindest eine mit mindestens der einen Steuereinheit (2) verbundene Leseeinrichtung (51), die Daten von einem Datenträger (50) ausliest und der Steuereinheit (2) zuführt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Datenträger (50) ein programmierbarer Nur-Lese-Speicher (ROM) ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Datenträger (50) ein gepufferter Schreib-/Lesespeicher ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (2) über eine Codierung verfügt, die sie identifizierbar für die Leseeinrichtung (51) macht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die der Steuereinheit (2) zugeführten Daten in einem Speicher abgespeichert werden.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein den Datenträger (50) aufweisendes Modul in die Leseeinrichtung (51) einsteckbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Modul eine Steckerleiste aufweist, die in eine entsprechende Aufnahme in der Leseeinrichtung (51) einsteckbar ist.

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