CN115443105A

CN115443105A - 自适应的工具运行

Info

Publication number: CN115443105A
Application number: CN202180027410.3A
Authority: CN
Inventors: 罗兰-阿洛伊斯·霍格尔
Original assignee: Aesculap AG
Current assignee: Aesculap AG
Priority date: 2020-04-09
Filing date: 2021-04-01
Publication date: 2022-12-06
Anticipated expiration: 2041-04-01
Also published as: EP4081137A1; JP2023512339A; DE102020109932A1; WO2021204664A1; US20230149026A1; ES2951492T3; EP4081137B1; CN115443105B

Abstract

本发明涉及一种具有控制设备的医学装置，其中，所述控制设备被构造成，存储根据所述医学装置的驱动器的要求的额定电流需求(1)，并且确定在当前运行期间与所述医学装置的所述驱动器的最小要求相应的最小电流需求(7)，并且基于所述最小电流需求(7)为所述医学装置的所述当前运行适配所述额定电流需求(1)的为电流限制所设置的最大值(4)。

Description

自适应的工具运行

技术领域

本发明涉及一种医学装置、尤其是外科手术马达系统和一种用于运行医学装置的方法。

背景技术

本发明的背景是提供医学装置的自动化的和受控的运行。这些包括外科手术马达系统，例如手持件和手持铣刨设备。外科手术马达系统有时具有手持件和可安设或安装在手持件上的隔离套，借助于所述隔离套，在不必使设备更靠近患者的情况下，可以桥接更大的距离。在使用过程中，该设备经受可以具有多个原因的磨损。这些包括润滑剂耗损和在外科手术马达系统的传动系中所包含的元件的耗损。

存在对于提供考虑医学装置磨损的方案的需要。

发明内容

因此，本发明的任务是提供一种医学装置和一种用于该医学装置的方法，该医学装置即使在磨损的情况下也提供可靠的且受控的运行。

根据本发明，该任务通过提供一种医学装置、尤其是外科手术马达系统来解决。医学装置具有控制设备。控制设备被构造成，存储根据医学装置的驱动器的要求的额定电流需求。控制设备还被构造成确定与当前运行期间的医学装置的驱动器的最小要求对应的最小电流需求。此外，控制设备被构造成，基于最小电流需求为医学装置的当前运行适配额定电流需求的为电流限制所设置的最大值。

因此，可以在磨损下提供可靠的和受控的运行。

这里提到的要求可以是在转矩要求的意义上的要求。在此，可以通过医学装置的脚踏板要求医学装置的驱动器的转矩。转矩要求可以与电流需求成正比。电流需求可以是医学装置的在使用中连接到能量供应部时消耗的总电流需求。在此，电流需求可以在转矩要求和待加工的材料(例如骨)的意义上适配于负载。

控制设备可以被构造成，在当前运行期间连续地测量或确定最小的电流需求。控制设备可以被构造成，在最小电流需求改变时相应地适配额定电流需求的最大值。

因此，可以自适应地适配最大值。

控制设备可以处于医学装置的手持件内。例如，在被构造成由用户抓握的为此设置的把手中。

最小电流需求可以对应于在当前运行期间的医学装置的空载运行。由此，额定电流需求的最小值也可以对应于在医学装置的第一运行期间或者在医学装置的第一投入运行或第一测量系列期间的医学装置的空载运行。

换言之，额定电流需求的最小值可以对应于在时间上在当前运行之前的医学装置的空载运行。

因此，能够比较不同的时间序列并且在最大转矩需求的意义上适配最大电流需求。

当前运行可以是医学装置的一次或多次使用之后的运行。当前运行可对应于例如在医学装置的使用和主动能量供应时的当前使用。

额定电流需求可以配设给由医学装置的传动系的影响转矩的元件构成的专用组合(例如，马达/传动机构/轴/球轴承/工具)。该组合可以确定额定电流需求。额定电流需求能够是或者被示出成曲线的形式，例如曲线走势。

由此，对于每种应用方式能够设定或者预设适配的电流需求。

所存储的额定电流需求可以作为数据存储在控制设备的存储器中。为此，控制设备可以具有处于医学装置或手持件外部的单独的存储器。同样，存储器可以布置在医学装置或手持件内。存储器也可以是电路板意义上的集成控制设备的一部分。存储器可以以EEPROM的形式提供并且可以容易地安置在手持件中。

控制设备可以被构造成，当最小电流需求超过阈值时，触发关于包含医学装置的磨损的信息的信号，被信号被确定用于医学装置的用户。该信号可以被转发或写入到显示装置或存储器。由此，信号的信息可以要么转发给用户要么记录在存储器中以用于进一步使用。

上述定义的任务根据本发明也通过提供一种用于运行优选如上所述的医学装置的方法来解决。该方法包括通过医学装置的控制设备存储按照医学装置的驱动器的要求的额定电流需求。该方法还包括由控制设备确定与在当前运行期间医学装置的驱动器的最小要求对应的最小电流需求。该方法还包括通过控制设备基于最小电流需求为医学装置的当前运行适配额定电流需求的为电流限制所设置的最大值。

因此，可以在磨损下提供可靠的和受控的运行。

额定电流需求可以对应于医学装置的出厂状态。所存储的额定电流需求可以在医学装置的第一运行期间被测量或被确定。

也就是说，医学装置配备有控制设备，其包含或存储关于额定电流需求的数据。由此，可以将医学装置交付给将配备有被调节的医学装置的客户。数据还可以被记录。为此可以提供服务器，该服务器存储关于电流需求和额定电流需求的信息。该数据可以与用户提供的磨损信息一起提供，从中可以得出关于医学装置的使用和状态的结论。

换言之，本发明涉及求取相关数据和数据提供，例如人工智能，以用于工具和驱动器的可靠的和自动受控的运行。在此，数据生成可以在没有附加传感器的情况下仅仅基于在用于马达运行的控制设备中已经存在的数据来进行。

在一个或多个实施方式中，总驱动电流可以随时间被测量/确定或存储。为此的方法可以如下设置。

首先可以(尤其在实验室条件下)执行总驱动电流走势“参考曲线”的求取。在理想新状态中的在最佳摩擦学(油类型/油量)时的每个单独的组合(马达/传动机构/工具)可以为此被考虑用于在没有工具过载的情况下的直到最大切削的相应工具的负载。

然后可以执行确定最大总驱动电流(Imax opt＝Mmaxopt：总驱动电流曲线的最大值＝电流限制，该值对应于各工具的工具刃处的最大允许转矩)。

据此可以确定总驱动电流的限制(在Imax opt时)。由此，可以通过控制设备针对单独的组合确定工具刃上的最大转矩的限制。相应工具的该转矩限制(在该方法中)仅在以理想的驱动器(新的、理想的润滑)运行时才是正确的。

例如在马达和传动机构的磨损增加以及不合适的润滑量/润滑剂的情况下，必须将单独的校正值(Icor)加到最大总驱动电流(Imax)。逐渐增加的磨损以及不合适的润滑提高系统的运行转矩并且减少工具刃处的转矩。

此外，可以设置一种用于求取磨损校正值的方法。总驱动电流曲线(Isys)的最小值可对应于整个驱动系统的电流需求(转矩需求)，而没有骨接触(铣刀以相应的转速运行(该转速由例如与医学装置耦联的提供转矩要求的踏板位置预设)，而不与骨接触，切削刃上的转矩＝0Nm)。

在整个操作期间，可以求取总驱动电流曲线的最小值(Isysist)。与参考曲线(Isysopt)相比，最小值(Isysist)的增大可为驱动系统的磨损和润滑状态的量度。相应的最小值测量(Isysist)与参考最小值(Isysopt)的差值被加到电流限制＝总驱动电流曲线的最大值(Imaxist(t)＝Imaxopt(t)+Icor(t))。

此外，如果在该过程中当前测量或确定的最小值的差值超过了预设值(Icormax)，则达到了允许的磨损量。这然后可以被记录并且流入到另外的信息流中(预测性维护)。

此外，可以提供来自空载电流(Isysist)连续测量的另外的知识并且用于为人工智能进行数据提供。

例如，仅在最佳系统(新状态、润滑)中，空载电流(Isysist)的走势几乎恒定。

作为另外的示例，在“过度润滑”的新系统中，在操作过程中，过高的空载电流(Isysist)的值可能降低。

此外，在润滑不足的系统中，空载电流(Isysist)可能在操作过程中显著提高。

同样可以从空载电流(Isysist)的电流上升中推断出工具的类型和形状。

最后，随着对这种测量技术的经验的增加，可以基于进一步的知识和联系。

本领域技术人员清楚的是，这里给出的解释可以使用硬件电路、软件装置或其组合来实现。软件装置可以与编程的微处理器或通用计算机、ASIC(专用集成电路)和/或DSP(数字信号处理器)相关联。

例如，医学装置、尤其控制设备可以部分地被实现为计算机、逻辑电路、FPGA(现场可编程门阵列)、处理器(例如包括微处理器、微控制器(μC)或矢量处理器)/核心(主存储器，可以集成在处理器中或由处理器使用)/CPU(中央处理单元，其中多个处理器核心是可能的)、FPU(浮点单元，浮点处理器单元)、NPU(数字处理单元)、ALU(算术逻辑单元)、协处理器(用于辅助主处理器(CPU)的附加的微处理器))、GPGPU(图形处理单元上的通用计算)、并行计算机(用于尤其在多个主处理器和/或图形处理器上同时执行算术运算)或DSP。

本领域技术人员清楚的是，虽然本文描述的细节是关于方法描述的，但是这些细节也可以在任何合适的装置、计算机处理器或与处理器连接的存储器中实现，其中，存储器设置有一个或多个程序，当所述一个或多个程序由所述处理器实施时，所述一个或多个程序执行所述方法。在此可以使用交换(转移)和分页(页帧管理)等方法。

尽管已经参照医学装置描述了前述方面中的一些方面，但是这些方面也可以适用于方法。前面关于方法描述的方面同样可以以相应的方式适用于所述装置。

如果在本文中说一个部件与另一个部件“连接”、因此“处于连接中”或者“作用在另一个部件上”时，这可以意味着一个部件与另一个部件直接连接或直接作用在该另一个部件上；然而，应该指出的是，在这两者之间可能还有另外的部件。如果另一方面说一个部件与另一个部件“直接连接”或者“直接作用在另一个部件上”时，应当理解，在它们之间不存在另外的部件。

附图说明

下面借助附图对本发明进行解释。其中：

图1示出了当前驱动电流和参考电流曲线的示意图；并且

图2示出了当前驱动电流和参考电流曲线的示意图。

具体实施方式

附图仅是示意的并且仅用于理解本发明。相同的元件设有相同的附图标记。各个实施方式的特征可以彼此交换。

此外，诸如“位于下方”、“下方”、“下方的”、“位于上方”、“上方的”、“左侧”、“左侧的”、“右侧”、“右侧的”等空间相关术语”可以用来简单地描述元件或结构与图中描绘的一个或多个其他元件或结构的关系。除了图中描绘的取向之外，空间相关术语包括在使用或运行中的结构元件的其他取向。结构元件可以以其他方式定向(旋转90度或在其他取向上)，并且本文使用的空间相关描述符可以同样相应解释。

现在将借助实施方式描述医学装置和方法。这在下面借助于图形进行。

图1示出与最佳医学装置对应的当前驱动电流以及与该驱动电流对应的参考电流曲线的示意图。最佳医学装置应当被理解成使得医学装置的元件的磨损最小化并且存在医学装置的传动系的最佳润滑。

在图1中可以看出两个曲线走势，一个曲线走势表示在参考曲线1的意义上的额定电流需求并且另一个曲线走势表示在如在此所描述的医学装置的所想到的当前运行中存在的当前电流需求2。在纵坐标上给出了以安培为单位的总驱动电流，并且在横坐标上给出了以毫秒为单位的时间。

下面讨论参考曲线1。从左到右，各个曲线变化被看成在接通时间点电流尖峰式地上升并且又下降，直至电流达到空载电流，该空载电流略低于1A。再向右，医学装置过渡到工作模式，由此电流需求增加。在结束工作步骤之后，电流曲线过渡到空载运行。空载运行尤其表示最小额定电流需求6。在空载运行之后，医学装置在需要时过渡到工作模式中，该工作模式高于第一工作模式且因此额定电流曲线(参考曲线)1又上升。由于工作步骤期间的不同要求，额定电流曲线1不是线性地延伸，而是仅仅具有相应上升的总驱动电流的趋势。在工作步骤结束之后，医学装置又过渡到空载运行中，即最小额定电流需求6。此后又进行工作步骤，其如电流走势所示的那样更强地且更长地进行并且因此需要更高的额定电流需求。在此，额定电流需求达到最大值5，所述最大值相应于最大的额定电流需求5。在工作结束之后并且在进一步连接到能量供应部时，医学装置又进入空载运行并且因此仅需要最小的额定电流需求6。

与参考曲线1相比，当前的电流需求2在此沿纵坐标方向移动了梯段、即校正值3。由此，曲线在图1的意义上向上偏移。因此，如此设定的最大的当前的电流需求提高到最大的电流需求4上，所述最大的电流需求与最大的额定电流需求5相差了校正值3。校正值3由在当前状态中的空载模式与根据额定电流需求曲线1的最佳状态的比较的差值得出。在此，最小的当前电流需求7和最小的额定电流需求6彼此比较，或者仅仅形成差值，差值被加到最大额定电流需求5上。由此得到最大的当前电流需求4。此外还要指出的是，相应的工作步骤在此是相同的，只是当前的电流需求曲线2是已经在使用中的医学装置。

另外的细节和方面结合上文描述或下文描述的实施方式提及。图1所示的实施方式可以包括一个或多个可选的附加特征，附加特征对应于结合所提出的概念或者下面关于图2所描述的实施方式提及的一个或多个方面。

图2示出根据驱动电流的当前驱动电流和参考电流曲线的示意图。图1和图2之间的区别在于，在图1中使用具有较大直径、即6mm的铣刀，而在图2中使用具有较小直径、即1mm的铣刀。考虑图1和图2的主要区别在于电流走势的趋势，而在图1中示出强烈的升高，在图2中存在较不强烈的升高。

同样在图2中关于以ms为单位的时间示出总驱动电流。在医学装置的接通状态下，电流强烈上升，几乎至4A。然后，电流根据医学装置的空载状态再次下降到最小额定电流需求。在空载模式之后，由曲线走势中的波纹所示的工作模式开始。波纹包括最大额定电流需求5，而在空载运行中的曲线走势包括最小额定电流需求。由此可以在工作时根据最大的额定电流需求来确定电流限制。在工作模式结束之后，医学装置又进入空载模式并且接受最小额定电流需求6。该过程相应于图1中的过程。同样可见的是，借助于校正值3不覆盖最大的额定电流需求，而是覆盖最大的当前电流需求4。因此，最大电流需求4由校正值3和最大额定电流需求5的相加得出。

与图1相比，在图2中还示出校正值最大值8，该校正值最大值应形成用于校正值3的界限。在校正值3超过由校正值最大值8给出的阈值时，会发生不同的事件。这些事件可以是将消息转发到上级实体或将该信息通知给用户。由此可以确定，医学装置或其元件的过多磨损或者润滑过量或者润滑不足。

附图标记列表

1 额定电流需求(参考曲线)

2 当前电流需求

3 校正值(Icor)

4 最大当前电流需求(Imaxist)

5 最大额定电流需求(Imaxopt)

6 最小额定电流需求(Isysopt)

7 最小当前电流需求(Isysist)

8 校正值最大值(Icor)。

Claims

1.一种具有控制设备的医学装置，其特征在于，所述控制设备被构造成，存储根据所述医学装置的驱动器的要求的额定电流需求(1)，并且确定在当前运行期间与所述医学装置的所述驱动器的最小要求相应的最小电流需求(7)，并且基于所述最小电流需求(7)为所述医学装置的所述当前运行适配所述额定电流需求(1)的为电流限制所设置的最大值(4)。

2.根据权利要求1所述的医学装置，其特征在于，所述控制设备被构造成在所述当前运行期间连续地测量所述最小电流需求(7)并且在所述最小电流需求(7)改变时相应地适配所述额定电流需求(1)的所述最大值(4)。

3.根据权利要求1或2所述的医学装置，其特征在于，所述最小电流需求(7)对应于在所述当前运行期间的所述医学装置的空载运行。

4.根据前述权利要求中任一项所述的医学装置，其特征在于，所述额定电流需求(1)的最小值(6)对应于在时间上在所述当前运行之前的所述医学装置的空载运行。

5.根据前述权利要求中任一项所述的医学装置，其特征在于，所述当前运行是在所述医学装置的一次或多次使用之后的运行。

6.根据前述权利要求中任一项所述的医学装置，其特征在于，所述额定电流需求(1)被配设给所述医学装置的传动系的影响转矩的元件的专用组合。

7.根据前述权利要求中任一项所述的医学装置，其特征在于，所存储的额定电流需求(1)作为数据被存储在所述控制设备的存储器中。

8.根据前述权利要求中任一项所述的医学装置，其特征在于，所述控制设备被构造成，当所述最小电流需求(7)超过阈值(8)时，触发关于包含所述医学装置的磨损的信息的信号，所述信号被确定用于所述医学装置的用户。

9.一种用于运行医学装置、优选根据前述权利要求中任一项所述的医学装置的方法，其特征在于，所述方法包括：

通过所述医学装置的控制设备存储根据所述医学装置的驱动器的要求的额定电流需求(1)；

通过所述控制设备确定与当前运行期间的所述医学装置的驱动器的最小要求对应的最小电流需求(7)；并且

通过所述控制设备基于所述最小电流需求(7)为所述医学装置的当前运行适配所述额定电流需求(1)的为电流限制所设置的最大值(4)。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述额定电流需求(1)对应于所述医学装置的出厂状态或者所存储的额定电流需求(1)在所述医学装置的第一运行期间被测量。