DE10045375A1 - Medizinisches Instrument - Google Patents
Medizinisches InstrumentInfo
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Abstract
Um bei einem medizinischen Instrument mit mindestens einem Sensor, der in Abhängigkeit von einem Zustandsparamter des Instruments ein elektrisches Signal erzeugt und dieses mittels einer Übertragungsstrecke an eine vom Instrument getrennte Datenverarbeitungseinrichtung überträgt, einen vereinfachten Betrieb eines solchen Sensors zu ermöglichen, wird vorgeschlagen, daß der Sensor eine Empfangseinrichtung zur Aufnahme von Energie aus einer elektromagnetischen Strahlung, eine Sendeeinrichtung zur Aussendung einer elektromagnetischen Strahlung und eine Modifizierungseinrichtung umfaßt, welche in Abhängigkeit von dem Zustandsparameter die Sendeeinrichtung derart beeinflußt, daß die von diesem ausgesandte Strahlung sich in Abhängigkeit von dem Zustandsparameter verändert.
Description
Die Erfindung betrifft ein medizinisches Instrument mit
mindestens einem Sensor, der in Abhängigkeit von einem
Zustandsparameter des Instruments ein elektrisches Si
gnal erzeugt und dieses mittels einer Übertragungs
strecke an eine vom Instrument getrennte Datenverarbei
tungseinrichtung überträgt.
Bei medizinischen Instrumenten ist es häufig notwendig,
gewisse Zustandsparameter des Instrumentes über Senso
ren zu erfassen und diesen Zustandsparametern entspre
chende Signale an eine Datenverarbeitungseinrichtung zu
liefern. Es können dabei die verschiedensten Zustands
parameter bestimmt werden, beispielsweise die Tempera
tur des Instrumentes an einer bestimmten Stelle, die
chemische Umgebung des Instrumentes, Druck- oder Zugbe
anspruchung des Instrumentes an bestimmten Stellen, Re
lativpositionen verschiedener Teile eines Instrumentes
zueinander, Verbiegungen oder Verdrehungen benachbarter
Bereiche eines Instrumentes relativ zueinander etc. Der
Ausdruck "medizinisches Instrument" umfaßt dabei im
weitesten Sinne eigentliche Instrumente zur Durchfüh
rung von Arbeitsschritten, aber auch medizinische Gerä
te, Implantate oder andere medizinische Apparate, bei
denen derartige Zustandsparameter aufgenommen werden
sollen.
Es ist dabei bekannt, an die jeweils zu bestimmenden
Zustandsparameter angepaßte Sensoren zu verwenden, bei
spielsweise Temperaturfühler, Magnetfeldsensoren, Deh
nungsmeßstreifen, Druckfühler, Winkelgeber etc. und in
allen Fällen werden die von diesen Sensoren erzeugten
Signale an Datenverarbeitungseinrichtungen entweder
über ein Verbindungskabel weitergeleitet oder aber über
eine spezielle drahtlose Fernübertragung, die jedoch
spezielle Sender und Empfänger notwendig macht, denen
jeweils eigene Energieversorgungen zugeordnet sein müs
sen. Dies ist dann möglich, wenn die betrachteten medi
zinischen Instrumente beispielsweise eine eigene Batte
rie aufnehmen können, dies ist aber dann nicht durch
führbar, wenn die medizinischen Instrumente keine eige
ne Energieversorgung aufweisen.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein gattungsgemäßes medi
zinisches Instrument so auszugestalten, daß von Zu
standsparametern abhängige elektrische Signale auch auf
eine von dem Instrument örtlich getrennte Datenverar
beitungseinrichtung drahtlos übertragen werden können,
wenn das Instrument keine eigene Energieversorgung auf
weist.
Diese Aufgabe wird bei einem medizinischen Instrument
der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch
gelöst, daß der Sensor eine Empfangseinrichtung zur
Aufnahme von Energie aus einer elektromagnetischen
Strahlung, eine Sendeeinrichtung zur Aussendung einer
elektromagnetischen Strahlung und eine Modifikations
einrichtung umfaßt, welche in Abhängigkeit von dem Zustandsparameter
die Sendeeinrichtung derart beeinflußt,
daß die von diesem ausgesandten Strahlung sich in Ab
hängigkeit von dem Zustandsparameter verändert.
Es wird also eine Baueinheit aus Sensor, Empfangsein
richtung und Sendeeinrichtung vorgesehen, die in der
Lage ist, aus einem elektromagnetischen Feld so viel
Energie zu entnehmen, daß die Sendeeinrichtung des Sen
sors anschließend noch eine detektierbare elektromagne
tische Strahlung aussendet. Wesentlich ist nun, daß der
Sensor so ausgebildet ist, daß sich die ausgesandte
elektromagnetische Strahlung in Abhängigkeit von dem
Zustandsparameter, der bestimmt werden soll, verändert.
Damit wird es möglich, aus dieser Veränderung der elek
tromagnetischen Strahlung auf die Änderung des Zu
standsparameters rückzuschließen, und dies ist möglich,
ohne daß das medizinische Instrument selbst über eine
eigene Energieversorgung verfügt.
Die Empfangseinrichtung kann beispielsweise eine Induk
tionsspule sein, an deren Enden eine Spannung induziert
wird, die zum Betrieb der Sendeeinrichtung verwendet
werden kann.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist dabei vorge
sehen, daß die Modifikationseinrichtung ein elektri
scher Chip ist, dem ein elektrisches Sensorelement von
den Zustandsparametern abhängige Daten zuführt. Ein
solcher Chip, beispielsweise ein Silizium-Chip, kann
mit einer Betriebsspannung in der Größenordnung von 1
bis 2 Volt betrieben werden, diese Betriebsspannung
wird an der Empfangseinrichtung aus der empfangenen
elektromagnetischen Strahlung erzeugt. Dadurch kann der
Chip Daten eines elektrischen Sensorelementes verarbei
ten und diese Daten speichern, die mit dem Chip in Ver
bindung stehende Sendeeinrichtung sendet dann eine
elektromagnetische Strahlung aus, die durch diese Daten
im Chip beeinflußt ist und die damit ein Maß für den
jeweiligen Zustandsparameter darstellt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann der Sensor
ein Bauelement aus einem piezoelektrischen Material
sein, das unter dem Einfluß einer von der Empfangsein
richtung gelieferten Wechselspannung in Schwingung ge
rät, das in Abhängigkeit von einer Änderung der Zu
standsparameter seine Schwingungseigenschaften verän
dert und daß eine der geänderten Schwingung entspre
chende elektromagnetische Strahlung aussendet.
Ein solches Bauelement kann beispielsweise ein Quarz
kristall sein, der zwischen zwei mit der Wechselspan
nung beaufschlagten Elektroden schwingt, wobei diese
Schwingung vorzugsweise mit einer Frequenz angeregt
wird, die der Resonanzfrequenz des Quarzes entspricht.
Die Modifikationseinrichtung ist der Quarz selbst, des
sen Schwingungseigenschaften sich beispielsweise beim
Aufbringen eines äußeren Druckes verändern, und zwar
abhängig von der Größe der Druckänderung, so daß die
von dem Quarz ausgesandte Strahlung der geänderten
Schwingung entspricht. Insbesondere kann vorgesehen
sein, daß die Änderung der Schwingungseigenschaft des
piezoelektrischen Materials durch eine Änderung des Zustandsparameters
eine Verschiebung der Resonanzfrequenz
des piezoelektrischen Materials ist. Dies führt zu ei
ner Frequenzverschiebung der ausgesandten Strahlung ge
genüber der empfangenen Strahlung, und diese Frequenz
verschiebung ist abhängig von der Größe des auf das
piezoelektrische Material ausgeübten Druckes.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vor
gesehen, daß der Sensor ein Bauelement aus einem piezo
elektrischen Material ist, welches mit einer Antennen
elektrode versehen ist, die beim Empfang einer elektro
magnetischen Strahlung Oberflächenwellen in dem Bauele
ment erzeugt, daß das Bauelement selbst die Modifikati
onseinrichtung ist, welche in Abhängigkeit von Änderun
gen des Zustandsparameters die Oberflächenwellen modi
fiziert, und daß die Sendeeinrichtung eine Antennen
elektrode umfaßt, die eine durch die modifizierte Ober
flächenwelle erzeugte Strahlung aussendet.
Ein solches Bauelement ermöglicht also die Anregung ei
ner Oberflächenwelle, die nur sehr geringfügig in das
Innere des piezoelektrischen Materials eindringt und
die mit einer bestimmten Ausbreitungsgeschwindigkeit
und Dämpfung über die Oberfläche des Materials läuft.
Durch Änderung des Zustandsparameters kann nun die
Oberflächenwelle so beeinflußt werden, daß sie ihre
physikalischen Eigenschaften ändert.
Es ist beispielsweise möglich, daß die Modifikation der
Oberflächenwelle eine Frequenzverschiebung ist, eine
geänderte Dämpfung oder eine Änderung der Laufstrecke
der Oberflächenwelle.
Eine solche Modifikation kann in sehr verschiedener
Weise erzeugt werden, beispielsweise durch Temperatu
ränderung des piezoelektrischen Materials, durch unter
schiedliche Drücke, die auf das piezoelektrische Mate
rial ausgeübt werden, durch Kontakt mit verschiedenen
chemischen Substanzen in der Umgebung des piezoelektri
schen Materials, durch äußere Magnetfelder etc. In al
len Fällen führen diese Modifikationen dazu, daß die
Eigenschaften der Oberflächenwelle geändert werden und
damit natürlich automatisch auch die Eigenschaften der
ausgesandten elektromagnetischen Strahlung, da das pie
zoelektrische Material zusammen mit der Antennenelek
trode die Sendeeinrichtung bildet.
Ein solches Oberflächenwellen-Bauelement hat den großen
Vorteil, daß zu seinem Betrieb keine hohen Betriebs
spannungen notwendig sind, wie dies beispielsweise bei
den oben erwähnten elektrischen Chips der Fall ist. Es
ist daher möglich, selbst bei relativ niedrigen elek
tromagnetischen Feldern noch eine zuverlässige Schwin
gungserzeugung in dem piezoelektrischen Material zu
verursachen und damit auch eine Abstrahlung einer elek
tromagnetischen Strahlung. Dies führt dazu, daß derar
tige Oberflächenwellen-Bauelemente auch noch in großer
Entfernung von einer Sende- und Empfangseinrichtung ei
ner Datenverarbeitungseinrichtung wirksam sind, dassel
be gilt auch dann, wenn der direkte Weg zwischen dem
Sensor und der Sende- und Empfangseinrichtung der Datenverarbeitungseinrichtung
nicht frei ist, wenn also
beispielsweise andere Teile oder Körperteile dazwischen
angeordnet sind. Derartige Bauelemente lassen sich sehr
klein ausführen und können in die unterschiedlichsten
Teile eines solchen Instrumentes integriert werden, oh
ne daß dadurch deren Baugröße verändert wird oder die
hinzugefügten Bauelemente auftragen würden.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist
vorgesehen, daß der Zustandsparameter, der über einen
derartigen Sensor erfaßt wird, eine Verformung eines
Teils des Instrumentes ist. Hier ergibt sich ein viel
fältiges Einsatzgebiet, Verformungen sind bei manchen
Instrumenten erwünscht, bei anderen nicht. In jedem
Fall ist es sehr wichtig, die Verformung jeweils quan
titativ zu verfolgen, beispielsweise bei der Verbiegung
eines Sägeblattes einer Knochensäge oder bei der Ver
formung eines Klemmbackens einer chirurgischen Zange.
Weitere Beispiele sind die Verbiegung eines Bohrers,
die Verformung eines Fräsers oder die Verformung einer
Knochenplatte.
Es ist dabei beispielsweise möglich, den Sensor nach
Art eines Dehnungsmeßstreifens längs eines sich verfor
menden Teiles anzuordnen. Auf diese Weise lassen sich
Verformungen im Bereich des Sensors feststellen. Wenn
in einem sich verformenden Teil über größere Verfor
mungsbereiche mehrere derartige Sensoren angeordnet
werden, läßt sich die gesamte Verformung des Teils ge
nau überwachen, beispielsweise wäre es möglich, längs
der Kanten eines Sägeblattes eine größere Anzahl derartiger
Sensoren anzuordnen und dadurch über die gesamte
Kantenlänge die Verformung des Sägeblattes genau zu
überwachen. Diese Überwachungssignale könnten dann auch
verwendet werden, um beispielsweise eine derartige Säge
abzuschalten, wenn die Verformung bestimmte Toleranz
werte überschreitet.
Ein weiterer günstiger Einsatzbereich ergibt sich, wenn
der Zustandsparameter eine Bewegung eines Teiles des
Instrumentes relativ zu einem anderen Teil ist. In vie
len Fällen umfassen derartige Instrumente gegeneinander
bewegte Teile, beispielsweise die Klemmbacken bei einem
zangenähnlichen Instrument. Hier besteht die Möglich
keit, durch geeignete Konstruktionen abhängig von der
jeweiligen Stellung der beiden zu betrachtenden Teile
das piezoelektrische Material des Bauelementes so zu
beeinflussen, daß Eigenschaftsänderungen der Oberflä
chenwelle eintreten. Beispielsweise könnte eine Winkel
stellung in eine Dehnung übersetzt werden, die zu un
terschiedlichen Druckbeanspruchungen des piezoelektri
schen Materials führt, oder es wäre möglich, eine Dre
hung von zwei Teilen über durch Reibung mitgenommene
Teile in eine Druckkraft umzusetzen, die auf das piezo
elektrische Material wirkt. In all diesen Fällen führen
die Änderungen der Zustandsparameter dazu, daß die von
dem Sensor ausgesandte Strahlung gegenüber der dem Sen
sor zugeführten Strahlung verändert ist, und zwar in
Abhängigkeit von der Änderung des Zustandsparameters.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist
vorgesehen, daß dem Instrument zusätzlich eine Einrichtung
zur Bestimmung der Lage des Instrumentes oder ei
nes Teils des Instrumentes zugeordnet ist. Derartige
Lagebestimmungssysteme, sogenannte Navigationssysteme,
sind bei medizinischen Instrumenten an sich bekannt.
Beispielsweise kann es sich dabei um mehrere an dem In
strument oder einem Teil des Instrumentes angeordnete
Reflektoren handeln, die eine Lichtstrahlung reflektie
ren. Durch Laufzeitmessungen lassen sich die Abstände
der Reflektorkörper von einer Lichtquelle bestimmen,
und dies kann in einer Datenverarbeitungseinrichtung
zur Positionsbestimmung verwendet werden.
Bei einem solchen Navigationssystem läßt sich die Lage
und die Position eines Instrumentes in einem Raum exakt
bestimmen, und dann ergibt sich zusätzlich die Möglich
keit, auch die Position eines gegenüber diesem Teil be
wegten Teils des Instrumentes genau zu bestimmen, wenn
die Relativbewegung zwischen den beiden Teilen in der
beschriebenen Weise durch einen Sensor bestimmt wird,
der ohne eigene Energieversorgung drahtlos wirksam ist.
Auf diese Weise erhält der Benutzer über die Datenver
arbeitungseinrichtung und eine geeignete Darstellungs
einheit eine genaue Information darüber, in welcher Po
sition sich das Instrument insgesamt im Raum befindet
und welche Positionen verbiegbare oder bewegbare Teile
aufweisen, damit ist eine genaue Führung des Instrumen
tes im Einsatz möglich.
Besonders günstig ist es, wenn auch für das Navigati
onssystem Bauelemente verwendet werden, die den be
schriebenen Sensoren ähnlich sind, nämlich Bauelemente
aus piezoelektrischem Material, in denen Oberflächen
wellen erzeugt werden. Verwendet man nämlich derartige
Bauelemente, die ihre Eigenschaften möglichst nicht mo
difizieren, die also beispielsweise im Griff eines In
strumentes geschützt angeordnet sind und dadurch keinen
sich ändernden Zustandsparametern ausgesetzt sind, dann
erhält man Bauelemente, die eine elektromagnetische
Strahlung empfangen und anschließend wieder eine elek
tromagnetische Strahlung aussenden, ohne daß diese ab
hängig von der Umgebung geändert werden. Auch hier ist
es möglich, über Laufzeitmessungen der ausgesandten und
wieder empfangenen Strahlung die Abstände derartiger
Bauelemente von einer Sende- und Empfangseinrichtung
der Datenverarbeitungseinrichtung zu bestimmen und da
mit eine Positionsbestimmung vorzunehmen.
Verwendet man derartige Bauelemente zur Navigation,
dann lassen sich diese ebenso wie die oben beschriebe
nen Sensoren ohne weiteres in ein Instrument integrie
ren, ohne daß dessen Baugröße zunimmt, und trotzdem
kann ein derartiges Instrument, daß sich äußerlich von
einem Instrument ohne derartige Bauelemente praktisch
nicht unterscheidet, in einem elektromagnetischen Feld
genau hinsichtlich seiner Position und hinsichtlich et
waiger Änderungen von bestimmten Zustandsparametern
verfolgt werden. Es ist dabei möglich, diese Bestimmun
gen im wesentlichen gleichzeitig durchzuführen, dazu
genügt es, die verschiedenen Bauelemente beispielsweise
mit unterschiedlichen Dimensionierungen auszuführen, so
daß unterschiedliche Resonanzfrequenzen und Eigenfre
quenzen auftreten, durch geeignete Frequenzmodulationen
kann man dann gleichzeitig mehrere derartige Bauelemen
te "abfragen".
Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungs
formen der Erfindung dient im Zusammenhang mit der
Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Ansicht eines zangen
förmigen medizinischen Instrumentes mit
einem Sensor zur Bestimmung des Öffnungs
zustandes und mit einer Vorrichtung zur
Positionsbestimmung des Instrumentes und
Fig. 2 eine schematische Draufsicht auf einen
Oberflächenwellen-Sensor aus piezoelek
trischem Material.
Das in der Zeichnung beispielhaft dargestellte medizi
nische Instrument 1 ist eine Zange mit zwei verschwenk
bar miteinander verbundenen Branchen 2, 3, die an ihrem
freien Ende in Form von zwei gegeneinander schwenkbaren
Klemmbacken 4, 5 enden. Im Bereich der Schwenkverbin
dung der beiden Branchen 2, 3 ist in einer der beiden
Branchen ein elektrischer Sensor 6 integriert, der in
Fig. 1 lediglich in Form eines Rechteckes symbolisch
dargestellt ist.
Dieser Sensor 6 besteht aus einem piezoelektrischen Ma
terial in Form eines dünnen Plättchens 7, welches auf
einen in der Zeichnung nicht dargestellten Träger aufgebracht
ist und welches beispielsweise aus Quarz,
Lithium-Niobat oder einer PZT-Keramik bestehen kann.
An einem Ende des rechteckigen Plättchens 7 sind zwei
Antennenelektroden 8, 9 angeordnet, die mit kammförmig
ineinandergreifenden Enden 10, 11 in das piezoelektri
sche Material eingebettet sind.
Am gegenüberliegenden Ende des Plättchens 7 ist in die
ses ein quer zu seiner Längsrichtung verlaufendes Re
flektorelement 12 eingebettet, beispielsweise in Form
einer sehr dünnen metallischen Wand.
Der Träger mit dem Plättchen 7 ist derart in dem In
strument 1 angeordnet, daß durch Bewegungen der zwei
Branchen 2, 3 gegeneinander eine Druckkraft auf das
piezoelektrische Material ausgeübt wird, und zwar ab
hängig von der jeweiligen Winkelstellung der beiden
Branchen 2, 3 gegeneinander. Dies kann beispielsweise
dadurch erreicht werden, daß der Träger mit dem Plätt
chen 7 abhängig von der Winkelstellung verbogen wird
oder daß ein Federelement abhängig von der Winkelstel
lung mehr oder weniger stark auf das Plättchen 7
drückt. Hier sind dem Fachmann eine Vielzahl von Reali
sierungsmöglichkeiten an die Hand gegeben, wie eine
Übersetzung der Relativbewegung in eine mehr oder weni
ger große Druckkraft erreicht werden kann.
Eine der beiden Branchen trägt an ihrem hinteren Ende
einen nach hinten abstehenden starren Halter 13, an dem
im Abstand voneinander vier kugelförmige Reflektorkörper
14, 15, 16, 17 angeordnet sind. Der Halter 13 und
die vier Reflektorkörper 14, 15, 16, 17 bilden ein Teil
eines Navigationssystemes aus, mit dem die Lage der
Branche, an der der Halter 13 angeordnet ist, im Raum
bestimmt werden kann.
Die Bestimmung erfolgt über ein in Fig. 1 lediglich
schematisch dargestelltes Navigationssystem 18, welches
eine elektromagnetische Strahlung auf die Reflektorkör
per 14, 15, 16, 17 richtet, beispielsweise eine Licht
strahlung, und die reflektierte Strahlung wieder emp
fängt. Die Laufzeit der Strahlung zwischen Aussenden
und Empfangen wird bestimmt, und dies ist ein Maß für
den Abstand der jeweiligen Reflektorkörper von dem Na
vigationssystem 18. Da eine solche Abstandsmessung für
alle vier Reflektorkörper 14, 15, 16, 17 durchgeführt
wird, läßt sich dadurch die Lage der Branche des In
strumentes 1 im Raum eindeutig feststellen.
Das Navigationssystem 18 sendet ferner eine elektroma
gnetische Strahlung aus, die von den Antennenelektroden
8, 9 empfangen wird und die dazu führt, daß zwischen
den kammartigen Enden 10 und 11 eine Wechselspannung
mit der Frequenz der elektromagnetischen Strahlung an
liegt. Diese Wechselspannung erregt auf der Oberfläche
des aus einem piezoelektrischen Material bestehenden
Plättchens 7 Oberflächenwellen, die sich längs der
Oberfläche ausbreiten, am Reflektorelement 12 reflek
tiert werden und dann wieder zu den Enden 10, 11 der
Antennenelektroden 8 und 9 zurückkehren. Die Ausbrei
tungsgeschwindigkeit dieser Oberflächenwellen entspricht
der Schallgeschwindigkeit in dem piezoelektri
schen Material und liegt etwa um den Faktor 105 unter
der Lichtgeschwindigkeit.
Die zurückkehrende Oberflächenwelle erzeugt in den En
den 10, 11 der Antennenelektroden 8, 9 eine Wechsel
spannung, die über die Antennenelektroden 8, 9 ausge
sandt wird und ihrerseits von dem Navigationssystem 18
empfangen werden kann. Dabei wird vorzugsweise so vor
gegangen, daß die vom Navigationssystem ausgesandte
elektromagnetische Strahlung in Form von Impulsen aus
gesandt wird, nach Beendigung eines solchen Strah
lungsimpulses erfolgt dann der Empfang der von den An
tennenelektroden ausgesandten Strahlung, so daß die vom
Navigationssystem 18 ausgesandte Strahlung den Empfang
der sehr viel schwächeren Rückstrahlung vom Sensor 6
nicht stört.
Wesentlich ist nun, daß durch unterschiedliche Beauf
schlagung des Plättchens 7 mit Druckkräften oder durch
Verformung des Plättchens 7 eine Veränderung der Ober
flächenwelle möglich ist, beispielsweise ändert sich
deren Frequenz, deren tatsächlicher Laufweg, oder deren
Dämpfung. Diese Änderungen führen zu einer entsprechen
den Änderungen der von den Antennenelektroden 8 und 9
ausgesandten elektromagnetischen Strahlung, und diese
Änderung kann in dem Navigationssystem 18 festgestellt
werden, diese Änderung ist ein Maß für den Öffnungswin
kel der beiden Branchen 2 und 3. Auf diese Weise ist
nicht nur die Lage des Instrumentes 1 im Raum genau
feststellbar, sondern auch der Öffnungszustand der bei
den Branchen 2, 3.
Die Wirkung des Sensors 6 ist im Ausführungsbeispiel
anhand eines sehr einfachen Instrumentes erläutert wor
den, bei welchem eine Änderung der Oberflächenwelle auf
dem Plättchen 7 durch unterschiedliche Winkelstellung
der Branchen 2, 3 erreicht wird. Bei anderen Ausgestal
tungen, die in der Zeichnung nicht näher dargelegt
sind, können an einem Instrument auch eine größere An
zahl derartiger Sensoren vorgesehen werden, beispiels
weise kann damit die Verbiegung eines Sägeblattes be
stimmt werden, und zwar gegebenenfalls auch in ver
schiedenen Richtungen, oder ähnliche komplizierte Form
änderungen von Teilen derartiger Instrumente.
Claims (14)
1. Medizinisches Instrument mit mindestens einem
Sensor, der in Abhängigkeit von einem Zustandspa
rameter des Instruments ein elektrisches Signal
erzeugt und dieses mittels einer Übertragungs
strecke an eine vom Instrument getrennte Daten
verarbeitungseinrichtung überträgt, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Sensor (6) eine Empfangs
einrichtung (8, 9, 10, 11) zur Aufnahme von Ener
gie aus einer elektromagnetischen Strahlung, eine
Sendeeinrichtung (8, 9, 10, 11) zur Aussendung
einer elektromagnetischen Strahlung und eine Mo
difikationseinrichtung (7) umfaßt, welche in Ab
hängigkeit von dem Zustandsparameter die Sende
einrichtung (8, 9, 10, 11) derart beeinflußt, daß
die von diesem ausgesandte Strahlung sich in Ab
hängigkeit von dem Zustandsparameter verändert.
2. Medizinisches Instrument nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Empfangseinrichtung eine
Induktionsspule ist.
3. Medizinisches Instrument nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Modifikationseinrichtung
ein elektrischer Chip ist, dem ein elektrisches
Sensorelement von dem Zustandsparameter abhängige
Daten zuführt.
4. Medizinisches Instrument nach einem der Ansprüche
1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor
ein Hauelement aus einem piezoelektrischen Mate
rial ist, das unter dem Einfluß einer von der
Empfangseinrichtung gelieferten Wechselspannung
in Schwingung gerät, das in Abhängigkeit von ei
ner Änderung der Zustandsparameter seine Schwin
gungseigenschaften verändert und das eine der ge
änderten Schwingung entsprechende elektromagneti
sche Strahlung aussendet.
5. Medizinisches Instrument nach Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Änderung der Schwingungs
eigenschaft des piezoelektrischen Materials durch
eine Änderung des Zustandsparameters eine Ver
schiebung der Resonanzfrequenz des piezoelektri
schen Materials ist.
6. Medizinisches Instrument nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Sensor (6) ein Bauelement
(7) aus einem piezoelektrischen Material ist,
welches mit einer Antennenelektrode (8, 9, 10,
11) versehen ist, die beim Empfang einer elektro
magnetischen Strahlung Oberflächenwellen in dem
Bauelement (7) erzeugt, daß das Bauelement (7)
selbst die Modifikationseinrichtung ist, welche
in Abhängigkeit von Änderungen des Zustandspara
meters die Oberflächenwellen modifiziert, und daß
die Sendeeinrichtung eine Antennenelektrode (8,
9, 10, 11) umfaßt, die eine durch die modifizier
te Oberflächenwelle erzeugte elektromagnetische
Strahlung aussendet.
7. Medizinisches Instrument nach Anspruch 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Antennenelektrode (8, 9,
10, 11) für den Empfang der elektromagnetischen
Strahlung und die Antennenelektrode (8, 9, 10,
11) für die Aussendung einer elektromagnetischen
Strahlung identisch sind und mindestens ein die
von der Antennenelektrode (8, 9, 10, 11) erzeugte
Oberflächenwelle zu der Antennenelektrode (8, 9,
10, 11) reflektierendes Reflektorelement (12) in
dem Bauelement (7) angeordnet ist.
8. Medizinisches Instrument nach einem der Ansprüche
6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Modifi
kation der Oberflächenwelle eine Frequenzver
schiebung ist.
9. Medizinisches Instrument nach einem der Ansprüche
6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Modifi
kation der Oberflächenwelle eine geänderte Dämp
fung ist.
10. Medizinisches Instrument nach einem der Ansprüche
6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Modifi
kation der Oberflächenwelle eine Änderung der
Laufstrecke der Oberflächenwelle ist.
11. Medizinisches Instrument nach einem der voranste
henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der
Zustandsparameter eine Verformung eines Teils des
Instrumentes ist.
12. Medizinisches Instrument nach Anspruch 11, da
durch gekennzeichnet, daß der Sensor (6) nach Art
eines Dehnungsmeßstreifens längs eines sich ver
formenden Teiles angeordnet ist.
13. Medizinisches Instrument nach einem der Ansprüche
1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Zu
standsparameter eine Bewegung eines Teils (2) des
Instrumentes (1) relativ zu einem anderen Teil
(3) ist.
14. Medizinisches Instrument nach einem der voranste
henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem
Instrument (1) eine Einrichtung (13, 14, 15, 16,
17) zur Bestimmung der Lage des Instrumentes (1)
oder eines Teils (2) des Instruments (1) zugeord
net ist.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
DE10045375A DE10045375C2 (de) | 2000-09-14 | 2000-09-14 | Medizinisches Instrument |
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ID=7656120
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