CN112739285A - 智能手持件 - Google Patents

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CN112739285A CN201980062063.0A CN201980062063A CN112739285A CN 112739285 A CN112739285 A CN 112739285A CN 201980062063 A CN201980062063 A CN 201980062063A CN 112739285 A CN112739285 A CN 112739285A
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罗兰-阿洛伊斯·霍格尔
托马斯-欧文·卡勒
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Abstract

本发明涉及一种用于外科手术联接系统的通信设备，所述外科手术联接系统具有第一外科手术联接设备和第二外科手术联接设备，所述第一和第二外科手术联接设备分别具有：至少两个可彼此机械接合的电联接触点；还具有分离状态、断开状态，在所述断开状态中第一联接设备和第二联接设备的至少一个电联接触点脱离接合；或者接通状态，在所述接通断开中第一联接设备和第二联接设备的至少一个电联接触点处于导电接触；所述通信设备具有：至少一个优选地可手动抓握的应用部件，在所述应用部件中安装有用于驱动安置于该应用部件处的外科手术工具的电动马达；以及具有用于调节和/或控制电动马达的控制单元。将如下智能设备集成到应用部件中，所述智能设备构成用于：在断开状态和接通状态中都维持应用部件和控制单元之间的通信并且设有供电线缆，所述供电线缆在应用部件和控制单元之间最多具有三根导线。

Description

智能手持件
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的通信设备，尤其是用于外科手术的联接系统的通信设备和/或外科手术的联接系统的通信设备。
背景技术
如从DE 10 225 857 A1中已知：控制单元可以经由随后更精确描述的外科手术的联接系统与多个应用部件/手持件连接。在外科手术中，根据使用目的，使用具有相同或不同马达、尤其外科手术马达的不同的马达单元。根据所需的转速，选择相应的马达类型并将其集成到应用部件中。从现在起，通过在DE 10 225 857 A1中描述的联接系统对于至少两个应用部件/手持件仅需要一个控制单元。因此，在手术领域中能够通过减少控制仪器的数量提高概览性并且减小错误操作控制单元的概率。
从DE 10 2011 050 192 A1中已知一种电开关装置，其基于上述现有技术构建并且更详细地描述外科手术联接系统。外科手术联接系统由第一联接设备和第二联接设备构成，所述第一联接设备和第二联接设备构成为(插接)连接，以便将应用部件/手持件与控制单元/控制仪器连接。第一联接设备位于供电线缆的一端处，其另一端与控制单元连接并将该控制单元与应用部件连接。第二联接设备是应用部件的一部分，在所述应用部件中集成了电动马达。在此，第一联接设备和第二联接设备分别由至少两个能够彼此形成机械接合的电联接触点构成。
集成的电动马达具有三个电动马达绕组，所述电动马达绕组以星形电路彼此互连。每个马达绕组经由各一条导线与第二联接设备连接。也就是说，关于每个联接设备分别构成有四个电联接触点的示例，第二联接设备的两个电联接触点分别与一条导线连接。第二联接设备的另外两个电联接触点并联连接并且与第三导线连接。在两个并联的电联接触点之一之前中间接入一电阻元件，所述电阻器元件形成用于对手持件的类型编码的编码元件。经由所述信号路径，可以借助于经由电阻元件的电阻测量来确定集成到应用部件中的电动马达的类型，并且将所述信息经由信号路径转发给控制单元，以便以匹配于该信息的方式驱动马达。
在此，联接系统定义三个不同的位置/状态。因此，当第一和第二联接设备彼此完全分离时，它们处于分离位置中。这就是说，第一联接设备的任何电联接触点均不与第二联接设备的电联接触点接触，并且也不彼此处于机械接合。在断开位置中，第一联接设备的至少一个第一电联接触点与第二联接设备的至少一个第一电联接触点脱离接合。这就是说，如果第一和第二联接设备分别构成有四个电联接触点，并且第一联接设备的两个电联接触点与第二联接设备的两个电联接触点彼此接合，则联接系统处于断开位置中。当第一联接设备的所有电联接触点都与第二联接设备的所有相应的电联接触点彼此导电接触时，联接设备处于接通位置中。
因此，联接系统可以用作开关装置并且具有双重功能。一方面，其可以在手持件和例如供电导线之间建立机械连接。另一方面，其也可以用作开关装置，例如以便能够在需要时向手持件的电动马达的马达绕组供电。
此外，由此可以提出附加要求，其中可以由驱动系统的控制和/或调节装置自动查询手持件的类型。当然，该通讯只能在上述断开”位置中发射，并且信号路径必须经过各种绞合线/导线或马达绕组和多个接口、例如插接触点引导到控制单元处。其原因在于：在接通位置中，当两个并联的电联接触点处于接触时，信号路径经由电阻元件短路，进而不再可以在应用部件和控制单元之间交换信息。此外，信号路径的路线是不利的，因为它会导致失真、错误传输和时间延迟，因此总体上导致公差，然后会在控制单元处将其评估为错误信号。为了在接通位置中维持这种通信路径进而实现应用部件和控制单元之间的信息交换，可以通过提高用于电动马达的供电导线/绞合线的数量来解决。
发明内容
因此，本发明所基于的目的是：提供一种根据上述描述的用于外科手术的联接系统的通信设备，所述通信设备能够在应用部件和控制单元之间进行持续的、可靠的和安全的通信，而无需使用其他导线并且这在简单的系统中实现。
根据本发明，该目的通过具有权利要求1的特征的通信设备来实现。本发明的有利的改进形式是从属权利要求的主题。
本发明基于以下总体思想：为外科手术联接系统提供持续的或在较长的时间段期间维持的/发生的通信/连接，其中所述外科手术联接系统将至少一个应用部件/手持件和控制单元彼此连接。在应用部件中容纳有用于驱动安置/插入于应用部件处的外科手术工具的电动马达。例如，应用部件还可以构成为用于连接于机器人的界面。
根据所基于的总体思想，在应用部件和控制单元之间存在通信连接，所述通信连接在断开状态和接通状态下都设有信息交换，以便从控制单元中收集的数据中读取控制单元中使用的所有个体的应用部件的全部信息。所述信息可以是基本信息的评估，例如相应应用部件的在手术室中的使用次数、总运行时间、每次使用的运行时间以及左旋/右旋的运行时间、开始/停止周期、功耗等。此外，在控制单元中执行的传感器信号评估包括所用工具类型的频率、湿度状态、温度、处理次数等，直至关于所有所使用的应用部件的统计。
为了维持应用部件与控制单元之间的通信连接以便传输应用部件的各种信息和传感器信号，在供电/连接线缆中未设有其他绞合线/导线。导线的数量在此经由电动马达的马达绕组的数量、优选三个马达绕组来确定。
集成到应用部件中的通信设备的使用提供了可靠且更安全的信息传输，所述信息传输可以在如上面根据现有技术所定义的断开和接通状态下使用。因此，所述通信连接/信号路线可以维持更长的时间段，或者也可以持续地维持。
具体地，用于外科手术(电)联接系统的通信设备具有集成到应用部件中的智能设备，所述智能设备构成用于：在断开状态和接通状态中维持应用部件和控制单元之间的通信。对应于电动马达的马达绕组的数量，在应用部件和控制单元之间的供电线缆最多具有三根导线。将智能设备通常理解为致力于自动化行为和机器学习的设备。本发明的“智能”/智能设备具有关于应用部件的各种基本信息，即例如序列号、制造日期、维护数据等。智能设备将所述基本信息转发给控制单元。信息在控制单元中收集/存储和评估/处理。通过通信设备的该设计方案可以将所需的电触点元件的数量减至最少，特别减至电动马达的现有的马达绕组的数量。在本发明中可以弃用另外的导线，例如用于在常规的驱动系统中操作电动马达并且必要时查询其类型或构型。为了控制和/或调节电动马达，还有利的是：控制单元尤其与外科手术手持件/应用部件共同作用地构成，使得其可以自动查询和识别应用部件的类型。
优选的是，智能设备直接地接入第二联接设备的第二电联接触点和电动马达的相应的马达绕组之间的信号路线中。因此，可以在断开位置中为智能设备持续供电，并与控制单元通信。
还有利的是：应用部件和控制单元之间的通信无线进行。以该方式，在接通位置中，尽管信号路径短路，但根据现有技术中的上面的描述仍可以进行通讯。这种无线的传输方法是数据传输方法，所述数据传输方法将自由空间用作为传输介质并且弃用电导体或光波导体形式的线缆。优选地使用诸如蓝牙或WLAN的传输方法。替选地，根据数据量和所需范围，可以使用如ZigBee、NFC、Wibree等其他传输方法。
优选地，在应用部件中设有能量存储器或者将其安置在应用部件处，所述能量存储器与智能设备电连接。在断开状态中，经由供电导线对附加的能量存储器充电，并且智能设备可以持续地或在接通状态下在较长的时间段期间与控制单元无线通信。完全被取消的应用部件或者处于分离状态中的应用部件还能够与控制单元通信，直到能量存储耗尽。至少一个充电电池可以用作能量存储器，例如锂离子或锂聚合物电池。在此，使用小型且轻便的能量存储器是有利的。
有利的是：智能设备具有放电保护保险装置。因能量存储器的深度放电可以根据能量存储器类型造成不同的损坏。因此有利的是：放电保护保险装置确保：电压不下降到低于放电终了电压。因此，设置在智能设备中的放电保护保险装置具有在接通状态和断开状态中防止上述情况的任务。在此，放电保护保险装置确保：当根据能量存储器类型达到能量存储器放电应达到的固定设置的电压时，确保能量存储器与智能设备电分离。
智能设备优选地具有具有用于传感器信号的多个输入端。在此，设有传感器，特别是温度传感器、确定是否存在工具或哪种类型的工具的传感器、湿度传感器、用于识别应用部件中的准备工作的传感器。因此，这些传感器在直至能量传感器耗尽的时间段或直至达到固定设置的电压的时间段期间借助于传感器信号将其他的信息提供/发送给控制单元，如这在上文描述。
根据本发明的另一方面，智能设备构成用于：与控制单元通信和/或在多个应用部件之间彼此通信。换言之，这表示：智能设备能够持续地与控制单元通信并且也在其他应用部件彼此之间通信并且交换信息。例如可以借助于应用部件本身间的该通信在手术期间确保在所述应用部件的使用中的所规定的顺序。因此，能够支持手术的容易出错的序列，并且可以提高过程可靠性。应用部件之间的这种通信还可以用来避免错误、提高患者安全并减轻外科医生的负担。另外，有利的是：这种通信实时地进行。
替选地，智能设备的电压供应可以间接地、特别是感应式地进行。由于智能设备靠近应用部件中的能量存储器，因此电感耦合是直接电压供应的替代方案。感应耦合被理解为：通过由于磁通量变化而引起的电磁感应来相互磁性影响两个或更多个空间上相邻的电路。在此，载流的(第一)导体回路引起在其空间周围环境中产生磁通密度。感应式能量传递在近距离内具有较高的效率。在此有利的是：将发送器(此处为能量存储器)和接收器(此处为智能设备)之间的间距保持尽可能小。替选地，另一可能性是借助于感应耦合对能量存储装置进行无线充电。
智能设备有利地位于如下线圈的中央，以便能够保证最佳的感应电压供应，所述线圈定位在信号路线中，并且对于实现电感耦合是必需的。
根据本发明的另一方面，借助于出自电动马达的电压供应装置的导线或电动马达的散射的磁场中的收获对智能设备供电。可将收获理解为：从环境中获取能量。考虑例如温度差、移动(例如，按压开关、移动的机器部件)、光(例如环境光)作为来源，所述来源借助功率参数不同的相应的能量变换器而有助于获取能量。
附图说明
图1示出了用于说明根据本公开的分离状态的联接系统的示意电路图；
图2示出了用于说明根据本公开的断开状态的联接系统的示意电路图；
图3示出了用于说明根据本公开的接通状态的联接系统的示意电路图；
图4示出了根据第一实施例的应用部件的局部的示意图；
图5示出了根据第二实施例的应用部件的局部的示意图；
图6示出了根据第三实施例的应用部件的局部的示意图；和
图7示出了多个应用部件的局部的示意图。
具体实施方式
下面，基于附图描述本公开的实施例。在各个附图中，相同或功能上等效的特征设有相同的附图标记，并且适当地不多次描述。
图1是用于说明根据断开状态的联接系统的示意电路图。第一或者公的外科手术联接设备1和第二或者母的外科手术联接设备2彼此完全分离，也就是说，其脱离接合。这两个联接设备1和2中的每个分别具有四个电联接触点。第一联接设备1具有电联接触点3、4、5和6，且第二联接设备2具有电联接触点7、8、9和10。
应用部件/手持件11作为示意电路图示出。电动马达12和智能设备13被安装/集成在应用部件11中。此外，应用部件11不仅可以外在不同，而且在内部结构上也可以不同。这例如表示：构建在应用部件11中的电动马达12可以是不同类型的，并且例如在其特征变量、例如最小转速、最大转度、最大电流和最大转矩不同。
此外，应用部件11配备有第二联接设备2的电联接触点7、8、9和10。电动马达12用作用于可安置于应用部件2处并且可脱开地连接的外科手术工具的驱动系统。最多三根导线14、15和16形成供电线缆。电动马达12的马达绕组19、20和21经由三个导线14、15和16供电。
联接触点7与马达绕组19导电连接。马达绕组19星形地与马达绕组20和21互联。此外，马达绕组20与电联接触点8导电连接。马达绕组21一方面与联接触点9导电连接，并且另一方面，与智能设备13导电连接，所述智能设备与电联接触点10串联。电联接触点9与智能设备13和电联接触点10并联。可以经由智能设备13单义地鉴定应用部件11的类型或种类。通过控制单元的相应的设计或者变成可以自动地进行该确定/鉴别。
图2是用于说明根据断开状态的联接系统的示意电路图。在联接系统的断开状态下，第二联接设备的电联接触点7和10与第一联接设备的电联接触点3和6导电连接。在此，闭合电路，在所述电路中联接触点7与马达绕组19、马达绕组20、智能设备13以及联接触点10串联。在断开状态下，可以通过将电压施加到导线14和16来对智能设备13供电，并且在该状态下可以持久地在智能设备13和控制单元之间交换信息。
图3是用于说明根据接通状态的联接系统的示意电路图。在接通状态下，第一联接设备1的所有电联接触点3、4、5和6与相应的电联接触点7、8、9和10接合。电动马达12的马达绕组19、20和21可以在接通状态下借助于控制单元以匹配于应用部件的方式供电。
控制单元能够以期望的方式操控电动马达12，例如以使可拆卸地应用部件11连接的外科手术工具通过电动马达12置于旋转中。
在下文中，上述联接系统为以下替代的实施例的基础。
第一实施例
图4是根据第一实施例的应用部件11的局部的示意图。集成到应用部件11中的智能设备13能够在根据图2的断开状态中持续地而且在根据图3的接通状态中和/或在根据图1的分离状态中在更长的时间段期间通信，所述智能设备直接地串联到马达绕组21和电联接触点10之间的信号路线中。
图4示出应用部件11的智能设备13，其具有使用无线/无线缆的信息传输方法的可行性，即例如蓝牙、WLAN等。智能设备13经由该连接向控制单元发送信息。控制单元收集接收到的信息、对其进行处理和评估，以相应匹配于该信息的方式控制/调节电动马达12。
第二实施例
图5示出根据第二实施例的应用部件11的局部的示意图。智能设备13与能量存储器17连接和/或安置在其处。能量存储器17为智能设备13供电，使得与控制单元持续地或在接通状态下在更长的时间段期间进行无线通信是可行的。在完全取下的应用部件11和控制单元之间的继续持续的通信连接直至能量存储器17耗尽都是可行的。
能量存储器17可以在断开状态下充电，以便然后在接通状态中和/或在分离位置中对智能设备13供电。根据导言部分，该能量传递可以直接或间接进行。
在使用至少一个能量存储器17时，智能设备13具有放电保护保险装置(未示出)，所述放电保护保险装置在接通状态下防止深度放电，从而防止损坏能量存储器17。
第三实施例
图6是根据第三实施例的应用部件11的局部的示意图。根据第二实施例，智能设备13与能量存储器17连接或安装在其处。应用部件11优选地配备有传感器。此外，智能设备13具有用于各种附加传感器信号的多个信号输入端18，由智能设备13将所述附加传感器信号发送给控制单元。控制单元处理和评估所接收的传感器信号，以便以相应地匹配于信号的方式控制/驱动电动马达12。
图7是多个应用部件的局部的示意电路图。在图7中，示出应用部件11a、11b和11c，在所述应用部件中分别容纳有智能设备13a、13b和13c。每个智能设备13a、13b和13c都与能量存储器17a、17b和17c连接或者安置在其处。智能设备13a具有多个信号输入端18a，智能设备13b具有多个信号输入端18b，并且智能设备13c具有多个信号输入端18c。相应的信号输入端18a、18b和18c将相应的应用部件11a、11b和11c的相应的传感器的信号转发给相应的智能设备13a、13b或13c。不言而喻，应用部件11的数量不限于三个，并且可以根据需要减少或扩展。
提出：智能设备13a、13b和13c分别交替地和/或同时在断开状态中持续地且在接通状态或分离状态中在较长时间段期间都与控制单元通信，直到相应的能量存储器17a、17b和17c被耗尽为止。此外提出：应用部件11a、11b和11c也可以彼此通信，以便例如在依次使用多个手持件时确保预定的顺序。为了保证这一点，设有实时通信。
不言而喻，所描述的实施例和非忠实于比例的附图仅是示例性质的，并且对于本领域技术人员而言，在不脱离本说明书的范围和由所附权利要求限定的保护范围的情况下，可以容易地做出修改。同样，外部形状、尺寸等不受任何特定限制，只要通过其提供并实现根据本发明的效果和功能即可。

Claims (10)

1.一种用于外科手术联接系统的通信设备，所述外科手术联接系统具有：第一外科手术联接设备(1)和第二外科手术联接设备(2)，所述第一外科手术联接设备(1)和第二外科手术联接设备(2)分别具有至少两个能够形成彼此机械接合的电联接触点(3、4、5、6、7、8、9、10)；并且具有分离状态；断开状态，在所述断开状态中所述第一联接设备(1)和所述第二联接设备(2)的至少一个电联接触点(4、5)脱离接合；以及接通状态，在所述接通状态中所述第一联接设备(1)和所述第二联接设备(2)的至少一个电联接触点(8、9)处于导电接触；所述通信设备具有：
至少一个优选能手动抓握的应用部件(11)，在所述应用部件(11)中安装有用于驱动安置于所述应用部件(11)处的外科手术工具的电动马达(12)；以及
用于调节和/或控制所述电动马达(12)的控制单元；
其特征在于，
设有：
集成到所述应用部件(11)中的智能设备(13)，所述智能设备(13)构成用于，在所述断开状态和所述接通状态中维持所述应用部件(11)和所述控制单元之间的通信，以及
供电线缆，所述供电线缆在所述应用部件(11)和所述控制单元之间最多具有三根导线(14、15、16)。
2.根据权利要求2所述的通信设备，其特征在于，所述智能设备(13)直接地接入所述第二联接设备(2)的第二电联接触点(10)和所述电动马达(12)之间的信号路线中。
3.根据权利要求1或2所述的通信设备，其特征在于，所述应用部件(11)和所述控制单元(13)之间的通信无线地进行。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的通信设备，其特征在于，在所述应用部件(11)中设有能量存储器(17)或者其安置在所述应用部件(11)处，所述能量存储器(17)与所述智能设备(13)电连接。
5.根据权利要求4所述的通信设备，其特征在于，所述智能设备(13)具有放电保护保险装置。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的通信设备，其特征在于，所述智能设备(13)具有用于传感器信号的多个输入端(18)。
7.根据权利要求3至6中任一项所述的通信设备，其特征在于，所述智能设备(13)构成用于：与所述控制单元通信和/或在多个应用部件(11)之间彼此通信。
8.根据权利要求4至7中任一项所述的通信设备，其特征在于，所述电压供应间接地、特别是感应式地进行。
9.根据权利要求8所述的通信设备，其特征在于，所述智能设备(13)在所述信号路径中定位在一线圈的中央。
10.根据权利要求8所述的通信设备，其特征在于，借助于出自所述电动马达(12)的电压供应装置的导线(14、15、16)或所述电动马达(12)的散射的磁场中的收获对所述智能设备(13)供电。
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