DE102007032538B4

DE102007032538B4 - Medizinisches Diagnose- und/oder Interventionsgerät

Info

Publication number: DE102007032538B4
Application number: DE102007032538.1A
Authority: DE
Inventors: Stefan Sattler; Reiner Staab
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2007-07-12
Filing date: 2007-07-12
Publication date: 2015-03-26
Anticipated expiration: 2027-07-13
Also published as: US9031695B2; US20090018701A1; DE102007032538A1

Abstract

Medizinisches Diagnose- und/oder Interventionsgerät, mit einem beweglichen Bauteil (10), an dem eine Einrichtung (12, 12') zum Erfassen einer Situation einer bevorstehenden und/oder stattfindenden Kollision des Bauteils (10) mit einem Hindernis angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass dass bewegliche Bauteil (10) um eine Drehachse drehbar (14) ist und endlos drehbar angeordnet ist, dass die Einrichtung (12, 12') dazu ausgelegt ist, drahtlos Signale zu senden und/oder zu empfangen, auch eine Spannungsversorgung der Einrichtung ermöglicht ist, bei der die elektrische Energie drahtlos vom Restkörper (11) des Geräts zu dem beweglichen Bauteil (10) übertragen wird, und um eine Drehachse drehbar (14) ist dass die Spannungsversorgung über einen Schleifring (16) an dem drehbaren Bauteil (10) erfolgt, und dass auf der Seite des drehbaren Bauteils ein Dynamo zum Laden eines Akkumulators bei einer Drehung des Bauteils angeordnet ist, wobei der Akkumulator dazu ausgelegt ist, die Einrichtung zum Erfassen der Situation mit einer Spannung zu versorgen, sodass weiterhin keine Bauteile am Restkörper des Geräts benötigt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein medizinisches Diagnose- und/oder Interventionsgerät.
Medizinische Diagnose- und/oder Interventionsgeräte können zunehmend komplexere Linear- und Rotationsbewegungen ausführen. Ein Beispiel eines solchen Geräts ist ein Röntgenbildaufnahmegerät, bei dem neueste Entwicklungen einen Sechsachsknickarmroboter vorsehen, der einen Röntgen-C-Bogen mit Röntgenstrahlungsquelle und Röntgendetektor trägt und bewegt. Durch die Erhöhung der Zahl der Freiheitsgrade bei der Bewegung beweglicher Bauteile der medizinischen Diagnose und/oder Interventionsgeräte steigt die Gefahr von Kollisionen insbesondere des jeweiligen beweglichen Bauteils mit Personen oder Gegenständen. Es ist bekannt, an dem jeweiligen beweglichen Bauteil zumindest eine Einrichtung zum Erfassen einer Situation einer bevorstehenden und/oder einer stattfindenden Kollision des Bauteils mit einem Hindernis vorzusehen. Diese Einrichtung kann einfache berührungsempfindliche Sensoren oder auch Lichtschranken und vieles andere mehr umfassen.
Es ist erforderlich, der Einrichtung eine für ihre Funktion notwendige Spannung zuzuführen. Andererseits muss auf irgendeine Weise einer Steuereinrichtung des medizinischen Diagnose- und/oder Interventionsgeräts das Erfassen einer Kollisionssituation mitgeteilt werden. Entsprechende Signale werden bisher über Kabel zur Verfügung gestellt.
Der Verkabelungsaufwand kann die Bewegung des beweglichen Bauteils stören. Je komplexer die Bewegungen sind, desto eher ist es wünschenswert, eine größere Anzahl der genannten Einrichtungen zum Erfassen einer Kollisionssituation bereitzustellen. Damit steigt auch die Anzahl der zu verwendenden Kabel. Bei manchen beweglichen Bauteilen steht die Bewegungsart im Widerspruch zur Anbringung eines Kabels. Dies gilt zunächst für jedes drehbare Bauteil, in besonderer Weise aber für endlos drehbare Bauteile, wie sie zum Beispiel bestimmte Roboterhände darstellen. Man müsste die Bewegungen des beweglichen Bauteils in der Steuerung einschränken, wollte man eine entsprechende Verkabelung vorsehen. Da von Eingriffen in die Steuerung derartiger beweglicher Bauteile eher abgesehen wird, werden bisher Einrichtungen zum Erfassen einer Kollisionssituation nicht an endlos drehbaren Bauteilen eingesetzt.
In der DE 10 2005 049 106 A1 wird einmedizinisches Bildgebungssystem und Kollisionsverfahren offenbart, bei dem die Bewegung eines verfahrbaren Teils gestoppt oder verlangsamt wird, wenn das Teil einen vorbestimmbaren Mindestabstand zu bestimmten Oberflächenbereichen des Patienten unterschreitet. Dabei können mehrere Kollisions-Sensoren an verschiedenen Stellen des verfahrbaren Teils befestigt sein.
Die Druckschrift DE 36 16 389 A1 offenbart einen Abstandssensor bestehend aus einem Grundgehäuse und einem Tastkopf, wobei der Tastkopf in verschiedenen festgelegten Stellungen am Grundgehäuse festsetzbar ist und der Tastkopf über eine Kernspule mit einer im Grundgehäuse angeordneten Kernspule induktiv gekoppelt ist.
In der Druckschrift DE 10 2004 042 489 A1 wird eine medizinische Untersuchungseinrichtung beschrieben, in der ein Roboter, insbesondere ein Knickarmroboter, eine Patientenliege trägt und diese während einer Untersuchung in definierter Weise verfährt. Über ein. internes Positionsbestimmungssystem, welches die Einstellung von Verstellelementen des Roboters bestimmt, und ein zweites externes Positionsbestimmungssystem wird die Beweglichkeit der Patientenliege eingeschränkt,. wenn die Messergebnisse aus dem internen Positionsbestimmungssystem und dem externen Positionsbestimmungssystem voneinander abweichen.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen möglichst weitgehenden Einsatz von Einrichtungen zum Erfassen von Kollisionssituationen bei medizinischen Diagnose- und/oder Interventionsgeräten zu erlauben.
Die Aufgabe wird durch ein medizinisches Diagnose- und/oder Interventionsgerät gemäß Patentanspruch 1 in einem Aspekt und gemäß Patentanspruch 3 einem anderen Aspekt gelöst.
Gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ist die Einrichtung zum Erfassen einer Situation einer bevorstehenden und/oder stattfindenden Kollision dazu ausgelegt, drahtlos Signale zu senden und gegebenenfalls auch dazu, solche Signale zu empfangen, wobei Adressat der Signale die die Bewegung des Bauteils steuernde Steuereinrichtung ist. Das bewegliche Bauteil ist dabai endlos drehbar angeordnet.
Auf der Seite des beweglichen Bauteils (also an oder in ihm) ist ein Dynamo angeordnet, der bei der Drehung des beweglichen Bauteils einen Akkumulator lädt, und es ist dann dieser Akkumulator, der die Einrichtung zum Erfassen einer Kollisionssituation mit der notwendigen Spannung versorgt.
Durch das drahtlose Kommunizieren der Einrichtung zum Erfassen einer Kollisionssituation mit der jeweiligen Steuereinrichtung werden Kabel eingespart, d. h. der Verkabelungsaufwand sinkt. Dadurch wird man eher geneigt sein, eine oder mehrere der genannten Einrichtungen einzusetzen.
Dabei ist auch eine Spannungsversorgung der Einrichtung ermöglicht, ohne dass eine von dem Restkörper des Geräts, gegenüber dem sich das bewegliche Bauteil bewegt, zu dem beweglichen Bauteil führende Kabelleitung hierzu bereitgestellt ist. Dies bedeutet, dass gar keine Kabel mehr benötigt werden, so dass die Verkabelung nicht mehr für eine mengenmäßige Beschränkung der Einrichtungen zum Erfassen einer Kollisionssituation sorgt. Dadurch, dass das Erfordernis einer Verkabelung ganz entfällt, wird der Einsatz von Einrichtungen zum Erfassen einer Kollisionssituation auch an solchen Bauteilen möglich, an denen die Verkabelung bisher hinderlich war. Dies sind, wie bereits erwähnt, die endlos drehbaren Bauteile.
Bei derartigen endlos drehbaren Bauteilen erfolgt die Spannungsversorgung beispielsweise über einen Schleifring an dem drehbaren Bauteil. Der Schleifring wird am Übergang vom Restkörper (gegenüber dem sich das drehbare Bauteil dreht) zum drehbaren Bauteil angeordnet.
Die Spannungsversorgung kann alternativ auch induktiv bei Drehung des Bauteils erfolgen. Hierzu müssen an sich bekannte Mittel am Restkörper und am beweglichen Bauteil bereitgestellt werden, z. B. Permanentmagnete am Restkörper und eine Induktionsspule am beweglichen Bauteil.
Alle Ausführungsformen können vorteilhaft sein. Ein Nachrüsten des Geräts mit einem Schleifring kann besonders schnell erfolgen, die induktive Erzeugung der Spannung kann besonders energieeffizient sein, und bei der Ausführungsform. mit dem Dynamo benötigt man keine Bauteile am Restkörper des Geräts, sondern lediglich an oder in dem beweglichen Bauteil.
Bei dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung steht die Idee der Bereitstellung des Schleifrings im Vordergrund. Auch hier ist auf der Seite des beweglichen Bauteils (also an oder in ihm) ist ein Dynamo angeordnet, der bei der Drehung des beweglichen Bauteils einen Akkumulator lädt, und es ist dann dieser Akkumulator, der die Einrichtung zum Erfassen einer Kollisionssituation mit der notwendigen Spannung versorgt. Durch den Schleifring wird ebenfalls Verkabelung eingespart, wobei vorliegend die Spannungsversorgung im Zentrum des Interesses steht und weniger die Kommunikation. Es gibt jenseits von dem ersten Aspekt der Erfindung, bei dem die Einrichtung zum Erfassen einer Kollisionssituation drahtlos kommuniziert, bei diesem zweiten Aspekt bevorzugte Ausführungsformen. Es kann nämlich sein, dass eine Kommunikation überhaupt gar nicht notwendig ist. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Einrichtung dazu ausgelegt ist, bei Erfassen einer Kollisionssituation in irgendeiner Form auf die an ihr anliegende Gleichspannung einzuwirken.
Dies ist regelmäßig bei so genannten Schaltgummis der Fall. Die Schaltgummis weisen zwei unterschiedliche, in ein Gummimaterial eingebettete und üblicherweise drahtförmige Metallelemente auf, die im Falle einer Kollision gegeneinander gedrückt werden, so dass sich der durch diese beiden Metallelemente gebildete Widerstand ändert. Bei entsprechender Schaltung bewirkt diese Änderung des Widerstands auf der Seite des endlos drehbaren Bauteils auch eine Variation im Wert der Gleichspannung auf. der Seite des Restkörpers des Geräts, so dass jenseits des drehbaren Bauteils erkannt werden kann, dass eine Kollision stattfindet bzw. stattgefunden hat, ohne dass ein entsprechendes Signal über einen eigenen Kommunikationskanal notwendig wäre.
Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform genügt ebenfalls die Schleifringverbindung, damit der Steuereinrichtung das Erfassen einer Situation einer bevorstehenden und/oder stattfindenden Kollision mitgeteilt wird, und auf gesonderte Kabel für die Kommunikation kann verzichtet werden. Diese Ausführungsform beinhaltet, dass die Einrichtung zum Erfassen über die Schleifringverbindung Signale zurücksendet. Mit anderen Worten werden der Gleichspannung einfache (zeitlich veränderliche) Signale aufgeprägt. Die Gleichspannung wird also moduliert. Auf Seiten des Restkörpers kann durch einen geeigneten Hochpass die Gleichspannung herausgefiltert werden, und es werden nur die aufgeprägten Signale empfangen. Die Steuereinrichtung kann dann die Bewegung des drehbaren Bauteils im Falle einer drohenden oder stattfindenden Kollision unterbinden.
Bei beiden Aspekten der Erfindung ist die Erfindungsidee besonders vorteilhaft dann einsetzbar, wenn das medizinische Diagnose- und/oder Interventionsgerät einen Knickarmroboter umfasst. Dies kann beispielsweise bei einem Röntgenbildaufnahmegerät der Fall sein, wobei der Knickarmroboter einen Röntgen-C-Bogen mit Röntgenstrahlungsquelle und Röntgendetektor hält und bewegt.
Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung unter Bezug auf die Zeichnung beschrieben, wobei die einzige FIG einen Teil eines Sechsachsknickarmroboters mit Kollisionssensoren zeigt.
In vorliegender FIG dargestellt ist somit ein Teil eines medizinischen Diagnose- und/oder Interventionsgeräts, nämlich eines Röntgenbildaufnahmegeräts, bei dem ein Sechsachsknickarmroboter einen Röntgen-C-Bogen trägt und bewegt. Vorliegend im Interesse steht eine Hand 10 des Sechsachsknickarmroboters, welche gegenüber einem Arm 11 des Sechsachsknickarmroboters entsprechend dem Pfeil 14 endlos drehbar ist. Der Sechsachsknickarmroboter kann komplexe Bewegungen ausführen, bei dem sich die Hand 10 zu quasi beliebigen Orten im Bereich des Aufstellplatzes des Roboters bewegen kann. Hierbei kann sie mit Hindernissen kollidieren. Die Hand 10 ist mit einer Vielzahl von Kollisionssensoren 12, 12' ausgestattet. Die Kollisionssensoren 12, 12' sind beispielsweise einfache Schaltflächen unterschiedlicher Formen. Wegen der Endlos-Drehbarkeit der Hand 10 gegenüber dem Arm 11 entsprechend dem Pfeil 14 können die Sensoren 12, 12' nicht verkabelt werden. Ihre Spannung erhalten die Sensoren 12, 12' über einen Schleifring 16. Der Schleifring 16 ist wie herkömmliche Schleifringe gebaut und muss vorliegend nicht näher erläutert werden. Nicht in der FIG gezeigt sind Kabel, die zu dem Schleifring 16 von einer Spannungsversorgung hinführen und andererseits von dem Schleifring 16 zu den Sensoren 12, 12' hinführen. Die Sensoren 12, 12' sind bevorzugt in einer so genannten Daisy-Chain-Anordnung verschaltet. Dies bedeutet, dass es eine Spannungszufuhrleitung und eine Spannungsabfuhrleitung gibt. Jedem der Sensoren 12, 12' ist jeweils ein Abgriff an der Stromzufuhrleitung und ein Abgriff an der Stromabfuhrleitung zugeordnet, an dem er angeschlossen ist. Nachdem bereits die Spannungsversorgung drahtlos erfolgt, wird nun auch auf Kabel für die Kommunikation der Kollisionssensoren 12, 12' verzichtet. Die Sensoren 12, 12' sind dazu ausgelegt, per Funk oder Infrarot Signale an einen Empfänger 18 einer Steuereinheit 20 zu senden, die die Bewegungen des Roboters ansteuert. Die von den Sensoren 12, 12' zu übersendenden Signale sind keineswegs sehr komplex. Es muss lediglich mitgeteilt werden, ob eine Kollision stattfinden könnte oder gegenwärtig stattfindet, oder ob nicht. Berührt ein Hindernis eine Schaltfläche 12 oder 12', erfährt dies die Steuereinrichtung 20 und hält den Roboter an.

Claims

Medizinisches Diagnose- und/oder Interventionsgerät, mit einem beweglichen Bauteil (10), an dem eine Einrichtung (12, 12') zum Erfassen einer Situation einer bevorstehenden und/oder stattfindenden Kollision des Bauteils (10) mit einem Hindernis angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass dass bewegliche Bauteil (10) um eine Drehachse drehbar (14) ist und endlos drehbar angeordnet ist, dass die Einrichtung (12, 12') dazu ausgelegt ist, drahtlos Signale zu senden und/oder zu empfangen, auch eine Spannungsversorgung der Einrichtung ermöglicht ist, bei der die elektrische Energie drahtlos vom Restkörper (11) des Geräts zu dem beweglichen Bauteil (10) übertragen wird, und um eine Drehachse drehbar (14) ist dass die Spannungsversorgung über einen Schleifring (16) an dem drehbaren Bauteil (10) erfolgt, und dass auf der Seite des drehbaren Bauteils ein Dynamo zum Laden eines Akkumulators bei einer Drehung des Bauteils angeordnet ist, wobei der Akkumulator dazu ausgelegt ist, die Einrichtung zum Erfassen der Situation mit einer Spannung zu versorgen, sodass weiterhin keine Bauteile am Restkörper des Geräts benötigt werden.
Medizinisches Diagnose- und/oder Interventionsgerät nach Anspruch 1, bei dem das Bauteil (10) um eine Drehachse drehbar (14) ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsversorgung bei Drehung des Bauteils induktiv erfolgt.
Medizinisches Diagnose- und/oder Interventionsgerät mit einem gegenüber einem Restkörper (11) des Geräts um eine Drehachse endlos drehbaren Bauteil (10), an dem eine Einrichtung (12, 12') zum Erfassen einer Situation einer bevorstehenden und/oder stattfindenden Kollision des Bauteils (10) mit einem Hindernis angeordnet ist, und wobei am Übergang vom Restkörper (11) zu dem drehbaren Bauteil (10) ein Schleifring (16) angeordnet ist, über den eine im Restkörper (11) bereitgestellte Gleichspannung zu der Einrichtung (12, 12') führbar ist, und wobei auf der Seite des drehbaren Bauteils ein Dynamo zum Laden eines Akkumulators bei einer Drehung des Bauteils angeordnet ist, wobei der Akkumulator dazu ausgelegt ist, die Einrichtung zum Erfassen der Situation mit einer Spannung zu versorgen, sodass weiterhin keine Bauteile am Restkörper des Geräts benötigt werden.
Medizinisches Diagnose- und/oder Interventionsgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung dazu ausgelegt ist, bei Erfassen einer Kollisionssituation die anliegende Gleichspannung zu ändern.
Medizinisches Diagnose- und/oder Interventionsgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung dazu ausgelegt ist, zumindest bei Erfassen einer Kollisionssituation auf die Gleichspannung Signale aufzuprägen.
Medizinisches Diagnose- und/oder Interventionsgerät nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem beweglichen Bauteil um eine Hand eines Knickarmroboters handelt.
Medizinisches Diagnose- und/oder Interventionsgerät nach Anspruch 6, wobei das medizinische Diagnose- und/oder Interventionsgerät ein Röntgenbildaufnahmegerät ist und bevorzugt an dem Knickarmroboter ein Röntgen-C-Bogen mit Röntgenstrahlungsquelle und Röntgendetektor angeordnet ist.