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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein mobiles, strombetriebenes, medizinisches Gerät, eine Ladegerätvorrichtung, ein medizinisches System aus mobilem, strombetriebenem, medizinischem Gerät und Ladegerätvorrichtung und ein Verfahren zum Laden eines mobilen, strombetriebenen, medizinischen Gerätes.
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Vielfach gibt es bei aktuellen Medizingeräten portable Zubehörteile, wie z.B. akkubetriebene Mensch-Maschine Terminals oder Röntgendetektoren. Die beim Betrieb dieser Geräte anfallenden Daten werden üblicherweise mittels verschiedener Funkstandards, wie zum Beispiel WLAN, Bluetooth oder IR, an das Medizingerät übertragen. Eine Schwierigkeit stellt bei diesen tragbaren Einheiten die Tatsache dar, dass diese regelmäßig aufgeladen werden müssen, was besonders dann schwierig ist, wenn die Laufzeit des Akkus deutlich geringer ist als die durchschnittliche Nutzungsdauer des Gerätes pro Tag und somit ein Aufladen "über Nacht" oder in Arbeitspausen nicht sinnvoll möglich ist. Alternativ können solche Geräte mittels Kabel betrieben werden, was aber den Umgang und die Bedienung, engl. „Handling“, beispielsweise in einem OP-Umfeld stark einschränkt und oft auch ein Problem bezüglich eines sterilen Betriebs darstellt. Überdies stellt die Abdichtung der elektrischen Kontakte der Ladeschnittstelle gegen Flüssigkeiten ein Problem dar, ebenso die Reinigbarkeit. Weiter besteht in explosionsgefährdeten Bereichen, z.B. bei einer sauerstoffangereicherten Umgebung in Verbindung mit Anästhesiegasen, beim An-/Abstecken das Risiko der Funkenbildung.
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Stand der Technik ist, dass derartige Bedienelemente entweder dauerhaft mittels Kabel mit dem primären Medizingerät verbunden sind, was das Aufladeproblem adressiert, oder dass entsprechend häufiges Nachladen nötig wird. Einige Geräte verwenden auch redundante Akkus, bei denen jeweils einer im Gerät verbleibt und einer geladen wird und während des Betriebs gegebenenfalls ohne Funktionsunterbrechung ausgewechselt werden kann. Dennoch beinhalten alle diese Ansätze einen gewissen Handlingaufwand und sind in einigen Anwendungsbereichen nur bedingt praxistauglich.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, ein medizinisches System mit einem mobilen, strombetriebenen, medizinischen Gerät und einer Ladegerätvorrichtung anzugeben, das die zuvor genannten Probleme vermeidet.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe mit einem medizinischen System mit den Merkmalen des ersten unabhängigen Patentanspruchs, einem mobilen, strombetriebenen, medizinischen Gerät mit den Merkmalen des zweiten unabhängigen Patentanspruchs, einer Ladegerätvorrichtung mit den Merkmalen des dritten unabhängigen Patentanspruchs und einem Verfahren zum Laden eines mobilen, strombetriebenen, medizinischen Gerätes mit den Merkmalen des vierten unabhängigen Patentanspruchs. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in Unteransprüchen beschrieben.
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Ein Grundgedanke der Erfindung ist ein medizinisches System, das ein mobiles, strombetriebenes, medizinisches Gerät und eine Ladegerätvorrichtung umfasst. Das mobile, strombetriebene, medizinische Gerät umfasst seinerseits eine strombetriebene Funktionseinheit, eine wiederaufladbare Energiespeichereinheit, eine Energieempfangseinheit und eine mobilgerätseitige Kopplungseinheit. Die Ladegerätvorrichtung umfasst ihrerseits eine Energiesendeeinheit, zumindest ein Anschlussmittel an einen Energiespeicher und eine ladegerätseitige Kopplungseinheit. Das mobile, strombetriebene, medizinische Gerät ist mit Hilfe der mobilgerätseitigen Kopplungseinheit und der ladegerätseitigen Kopplungseinheit derart an der Ladegerätvorrichtung anordbar und/oder ausrichtbar, dass die Energieempfangseinheit und die Energiesendeeinheit geeignet zu einer kontaktlosen Energieübertragung von dem Energiespeicher, über das Anschlussmittel, die Energiesendeeinheit, die Energieempfangseinheit zu der wiederaufladbaren Energiespeichereinheit angeordnet und/oder ausgerichtet sind.
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Das vorgeschlagene medizinische System umfasst somit ein mobiles oder portables, d.h. tragbares, strombetriebenes, medizinisches Gerät und eine Ladegerätvorrichtung. Bei dem mobilen, strombetriebenen, medizinischen Gerät kann es sich beispielsweise um ein Bedienpult, ein Eingabegerät, ein Display oder einen drahtlosen Detektor, engl. „Wireless Detector“, handeln.
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Im Allgemeinen umfasst das mobile, strombetriebene, medizinische Gerät eine strombetriebene Funktionseinheit, beispielsweise eine elektronische Schaltung, die Benutzereingaben entgegennimmt, eine Datenverarbeitung durchführt, Daten an eine Datenausgabe, z.B. ein Display oder einen Lautsprecher weitergibt und/oder Daten drahtlos an andere Geräte weiterleitet oder Daten von anderen Geräten entgegennimmt, eine wiederaufladbare Energiespeichereinheit, z.B. einen handelsüblichen Akkumulator oder einen Hochleistungskondensator, auch Supercap oder Goldcap genannt, eine Energieempfangseinheit zum drahtlosen Empfangen oder zur kontaktlosen Entgegennahme von Energie und zum Laden der wiederaufladbaren Energiespeichereinheit, und eine mobilgerätseitige Kopplungseinheit zur mechanischen Kopplung von dem mobilen, strombetriebenen, medizinischen Gerät und der Ladegerätvorrichtung.
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Die Ladegerätvorrichtung umfasst eine Energiesendeeinheit, zum drahtlosen Aussenden oder zur kontaktlosen Abgabe von Energie an die Energieempfangseinheit, zumindest ein Anschlussmittel, z.B. eine Kabelverbindung, an einen Energiespeicher, z.B. ein Hausstromnetz, und eine ladegerätseitige Kopplungseinheit zur mechanischen Kopplung von der Ladegerätvorrichtung und dem mobilen, strombetriebenen, medizinischen Gerät. Das mobile, strombetriebene, medizinische Gerät ist mit Hilfe der mobilgerätseitigen Kopplungseinheit und der ladegerätseitigen Kopplungseinheit derart an der Ladegerätvorrichtung anordbar und ausrichtbar, dass die Energieempfangseinheit und die Energiesendeeinheit geeignet zu einer kontaktlosen Energieübertragung von dem Energiespeicher, über das Anschlussmittel, die Energiesendeeinheit, die Energieempfangseinheit zu der wiederaufladbaren Energiespeichereinheit angeordnet und/oder ausgerichtet sind. Bei den Kopplungseinheiten kann es sich beispielsweise um mechanische Haltevorrichtungen, wie reversibel lösbare Nut-Feder-Verbindungen handeln. Somit ermöglichen die mobilgerätseitige Kopplungseinheit und die ladegerätseitige Kopplungseinheit das mobile, strombetriebene, medizinische Gerät und die Ladegerätvorrichtung in eine Position und/oder Ausrichtung zu bringen und zu halten, in der eine kontaktlose Energieübertragung möglich, vorzugsweise optimal, ist. Beispielsweise ist die Lage dadurch gekennzeichnet, dass die Energiesendeeinheit und die Energieempfangseinheit in geringem Abstand voneinander angeordnet sind. Geeignete oder optimale Positionen und Ausrichtungen sind von dem verwendeten Prinzip der kontaktlosen Energieübertragung abhängig. Dabei kann beispielsweise auch nur die Position erheblich sein, wogegen die Ausrichtung in einer Richtung keinen oder nur einen geringen Einfluss auf die Güte einer kontaktlosen Energieübertragung hat. Ein Beispiel für eine Ausrichtung mit vernachlässigbarem Einfluss ist eine rotationssymmetrische Energiesendeeinheit und der Drehwinkel einer zur Energiesendeeinheit parallelen Energieempfangseinheit.
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Als kontaktlose Energieübertragung sind zum Beispiel an sich bekannte kapazitive oder induktive Verfahren denkbar, bei denen durch ein elektromagnetisches Feld Energie zum Laden der wiederaufladbaren Energiespeichereinheit und gegebenenfalls auch zum Betrieb der strombetriebenen Funktionseinheit des mobilen, strombetriebenen, medizinischen Gerätes übertragen wird. Die Energieübertragung mittels induktiver Kopplung wird z.B. durch ein in der Energiesendeeinheit, im Sender oder im engl. „Transmitter“, erzeugtes, magnetisches Wechselfeld, das mit Hilfe einer Spule, die von einem Wechselstrom durchflossen ist, realisiert. Das Prinzip beruht auf dem sogenannten Trafoprinzip. Die Energieempfangseinheit oder der Empfänger enthält ebenfalls eine Spule. Diese wird von einem Teil des magnetischen Wechselfelds durchdrungen. Dadurch wird in der Empfängerspule eine Spannung induziert. Wenn an der Spule eine elektrische Last angeschlossen wird, kommt es aufgrund der induzierten Spannung zum Stromfluss durch die Last und es wird Leistung übertragen. Andere Prinzipien der drahtlosen Energie-Kopplung, wie die kapazitive Energieübertragung sind in der Fachliteratur beschrieben.
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Ein weiterer Vorteil der drahtlosen Energieübertragung ist, dass die portablen Medizingeräte komplett steril verpackt sein können und kein kritischer Kabeleinlass nötig ist. Ebenso ist eine Senderspule, z.B. durch Vergießen in einer Kunststoffhülle, komplett kapselbar. Bei einer geeigneten Umsetzung wäre die Energiesendeeinheit, wie eine vergossene Spule, sogar autoklavierbar, was den Einsatz beispielsweise auf einem Instrumentenwagen deutlich vereinfachen würde.
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Vorzugsweise ist die ladegerätseitige Energiesendeeinheit und die ladegerätseitige Kopplungseinheit der Ladegerätvorrichtung derart in der Ladegerätvorrichtung angeordnet, dass in einem gekoppelten Zustand von mobilem, strombetriebenen, medizinischen Gerät und Ladegerätvorrichtung, das mobile, strombetriebene, medizinische Gerät eine Lage einnimmt, die einem in der klinischen Praxis üblichen Ablageort entspricht.
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Ein Zustand, in dem mit Hilfe der mobilgerätseitigen Kopplungseinheit und der ladegerätseitigen Kopplungseinheit das mobile, strombetriebene, medizinische Gerät in eine Position und in eine Ausrichtung gebracht ist, in der eine kontaktlose Energieübertragung möglich ist, wird als gekoppelter Zustand bezeichnet. Vorzugsweise sind die ladegerätseitige Energiesendeeinheit und die ladegerätseitige Kopplungseinheit der Ladegerätvorrichtung und die mobilgerätseitige Kopplungseinheit in dem mobilen, strombetriebenen, medizinischen Gerät so angeordnet, dass in dem beschriebenen gekoppelten Zustand das mobile, strombetriebene, medizinische Gerät eine Lage einnimmt, die einem in der klinischen Praxis üblichen Ablageort entspricht. Das bedeutet, dass die Energiesendeeinheit der Ladegerätvorrichtung, wie zum Beispiel eine planare Spule im Falle einer induktiven Übertragung, in typische Ablageorte für portable Medizingeräte eingearbeitet ist. Z.B. könnte die Energiesendeeinheit der Ladegerätvorrichtung, die man auch als Übertragungsstation bezeichnen könnte, in einer Haltevorrichtung für Bedienterminals am OP Tisch, in einer Ablage auf einem Instrumentenwagen, z.B. als eine Art Ladematte oder unterhalb einer Transporthalterung eines Medizingerätes, wie einem Monitorwagen, eingebettet werden.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst der Energiespeicher einen ladegerätseitigen Energiespeicher, der innerhalb der Ladegerätvorrichtung angeordnet ist.
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Es kann von Vorteil sein, wenn der Energiespeicher, aus dessen Energievorrat die wiederaufladbare Energiespeichereinheit des mobilen, strombetriebenen, medizinischen Gerätes geladen werden kann, als dezentraler Energiespeicher, der innerhalb der Ladegerätvorrichtung angeordnet ist, ausgeführt ist. Somit wäre kein eventuell störendes Kabel von beispielsweise einer Steckdose zu der Ladegerätvorrichtung notwendig. Die Ladegerätvorrichtung hätte selbst einen ausreichend hochkapazitiven Energiespeicher, der z.B. einen 24 Stunden Dauerbetrieb eines mobilen, strombetriebenen, medizinischen Gerätes, wie ein Bedienterminal, sicherstellen würde. Würde man dagegen eine derartige, "große" Batterie in das mobile Gerät direkt einbauen, würde dieses sehr schwer und unhandlich.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die mobilgerätseitige Kopplungseinheit Permanentmagnete und die ladegerätseitige Kopplungseinheit umfasst ein ferromagnetisches Material.
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Für den Einsatz im OP-Bereich ist das Erfordernis der leichten Reinigungs- und Desinfiziermöglichkeit besonders wichtig, insbesondere bilden Führungsschienen oder Kanten häufig ein Problem. Dennoch ist für eine effiziente Energieübertragung immer auch eine gewisse Genauigkeit in der Positionierung von Energiesendeeinheit und Energieempfangseinheit nötig, was mit mechanischen Führungen gelöst werden kann. In dieser vorteilhaften Ausprägung der Erfindung umfasst das mobile, strombetriebene, medizinische Gerät einen oder mehrere eingebaute Magnete und die Ablageorte umfassen ein Material, das von den Magneten angezogen wird. Dadurch wären auch komplett glatte Oberflächen ohne „Schmutzfallen“ möglich, wobei die Kombination aus Magnet und ferromagnetischem Material sowohl eine Haltefunktion, als auch eine Positionierungsfunktion, d.h. eine Art "Einrastung", erfüllt.
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Mit besonderem Vorteil umfasst die mobilgerätseitige Kopplungseinheit wenigstens einen Permanentmagneten und die Ladegerätvorrichtung umfasst wenigstens einen Schalter. Der wenigstens eine Schalter ist durch ein Magnetfeld beeinflussbar und zumindest in einem gekoppelten Zustand ist der Schalterzustand des wenigstens einen Schalters auslesbar. Der Schalterzustand des wenigstens einen Schalters ist von einer Dekodier- und Ladekontrolleinheit auslesbar. In Abhängigkeit des ausgelesenen Schalterzustands des wenigstens einen Schalters ist durch eine Ladeenergiebegrenzungseinheit die zu übertragende Ladeenergie zwischen der Energiesendeeinheit und der Energieempfangseinheit beeinflussbar.
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In dieser Ausgestaltung der Erfindung ist die zu übertragende Ladeenergie zwischen der Energiesendeeinheit und der Energieempfangseinheit durch eine ladegerätseitige Ladeenergiebegrenzungseinheit, z.B. ein elektronischer Ladestromkontroller, beeinflussbar. Das Maß der zu übertragenden Ladeenergie ist dabei abhängig von dem Schalterzustand des wenigstens einen Schalters, der z.B. als Reedschalter ausgeführt ist, wobei der Schalterzustand des wenigstens einen Schalters abhängt vom Vorhandensein eines Magnetfeldes, insbesondere von dem Magnetfeld wenigstens eines mobilgerätseitigen Permanentmagneten. Der Schalterzustand des wenigstens einen Schalters ist von einer Dekodier- und Ladekontrolleinheit, die z.B. als elektronische Schaltung ausgeführt ist, auslesbar.
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Es wird vorgeschlagen, dass bei einem vorgebbaren Schalterzustand des wenigstens einen Schalters durch die Ladeenergiebegrenzungseinheit, die zwischen dem Energiespeicher und der Energiesendeeinheit angeordnet ist, eine Energieübertragung zwischen dem Energiespeicher und der Energiesendeeinheit unterbrechbar ist.
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Diese Ausgestaltung der Erfindung ist besonders dann von Vorteil, wenn der Energiespeicher als dezentraler, ladegerätseitiger Energiespeicher, also als eine Art Pufferbatterie, innerhalb der Ladegerätvorrichtung ausgeführt ist. Die Energiesendeeinheit, die z.B. als Ladeelektronik ausgeführt ist, verbraucht permanent geringe Mengen an Energie, wodurch sich die Batterielaufzeiten verringern. Wird nun ein vorgebbarer Schalterzustand des wenigstens einen Schalters erkannt, kann durch die Ladeenergiebegrenzungseinheit, die zwischen dem Energiespeicher und der Energiesendeeinheit angeordnet ist, eine Energieübertragung zwischen dem Energiespeicher, d.h. insbesondere dem dezentralen, ladegerätseitigen Energiespeicher, und der Energiesendeeinheit unterbrochen werden. In einer einfachen Ausführungsform könnte beispielsweise ein erkannter Schalterzustand „offen“, der auf einen offenen Schalter, mithin auf ein fehlendes oder weit entferntes mobiles, strombetriebenes, medizinisches Gerät, hinweist, eine Unterbrechung der Energieübertragung zwischen dem Energiespeicher und der Energiesendeeinheit bewirken. Die Ladeenergiebegrenzungseinheit hätte in diesem Fall die Funktion eines einfachen Ausschalters. Durch eine geeignete Anordnung mehrerer Permanentmagneten in dem mobilen, strombetriebenen, medizinischen Gerät könnten ein oder mehrere magnetisch empfindliche Schalter auf Ladegerätseite auf die Annäherung des mobilen, strombetriebenen, medizinischen Gerätes reagieren. Solange keine Energieempfangseinheit mit geeigneter Magnetanordnung in der Nähe ist, befindet sich die Ladegerätvorrichtung in einem stromlosen und damit batterieschonenden Betrieb.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass der wenigstens eine Schalter der Ladegerätvorrichtung eine Magnetfeldstärkemessfunktion aufweist, eine gemessene Magnetfeldstärke der Dekodier- und Ladekontrolleinheit zur Verfügung stellt und die Dekodier- und Ladekontrolleinheit in Abhängigkeit der zur Verfügung gestellten gemessenen Magnetfeldstärke die Ladeenergiebegrenzungseinheit beeinflusst.
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In dieser Ausführungsform ist der wenigstens eine Schalter der Ladegerätvorrichtung mit einer Magnetfeldstärkemessfunktion ausgestattet, d.h. das Maß eines Magnetfeldes ist bestimmbar. Dadurch können zum Beispiel verschiedene Energieempfangseinheiten unterschieden werden, indem die Magnetfeldstärke bestimmt wird. Oder mit anderen Worten kann über eine bestimmte Magnetanordnung bzw. eine bestimmte Anordnung unterschiedlicher Magnetfeldstärken eine bestimmte Energieempfangseinheit, die zum Beispiel einem bestimmten Typ oder Hersteller zugeordnet werden kann, identifiziert werden. Dadurch kann beispielsweise erzielt werden, dass nur tragbare Produkte von autorisierten Herstellern aufgeladen werden können.
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Ein weiterer Grundgedanke der Erfindung ist ein mobiles, strombetriebenes, medizinisches Gerät, das eine strombetriebene Funktionseinheit, eine wiederaufladbare Energiespeichereinheit, eine Energieempfangseinheit und eine mobilgerätseitige Kopplungseinheit umfasst. Das mobile, strombetriebene, medizinische Gerät ist zu einer kontaktlosen Energieübertragung in einem zuvor beschriebenen, erfindungsgemäßen, medizinischen System ausgelegt.
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Ein weiterer Grundgedanke der Erfindung ist eine Ladegerätvorrichtung, die eine Energiesendeeinheit, zumindest ein Anschlussmittel an einen Energiespeicher und eine ladegerätseitige Kopplungseinheit umfasst. Die Ladegerätvorrichtung ist zu einer kontaktlosen Energieübertragung in einem zuvor beschriebenen, erfindungsgemäßen, medizinischen System ausgelegt.
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Ein weiterer Grundgedanke der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Laden eines mobilen, strombetriebenen, medizinischen Gerätes mit einer Ladegerätvorrichtung. Das mobile, strombetriebene, medizinische Gerät umfasst eine strombetriebene Funktionseinheit, eine wiederaufladbare Energiespeichereinheit, eine Energieempfangseinheit und eine mobilgerätseitige Kopplungseinheit. Die Ladegerätvorrichtung umfasst eine Energiesendeeinheit, zumindest ein Anschlussmittel an einen Energiespeicher und eine ladegerätseitige Kopplungseinheit. Das mobile, strombetriebene, medizinische Gerät wird mit Hilfe der mobilgerätseitigen Kopplungseinheit und der ladegerätseitigen Kopplungseinheit derart an der Ladegerätvorrichtung angeordnet und ausgerichtet, dass die Energieempfangseinheit und die Energiesendeeinheit geeignet zu einer kontaktlosen Energieübertragung von dem Energiespeicher, über das Anschlussmittel, die Energiesendeeinheit, die Energieempfangseinheit zu der wiederaufladbaren Energiespeichereinheit angeordnet und ausgerichtet sind.
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Eine bevorzugte Ausgestaltung eines Grundgedankens der Erfindung sieht vor, dass das Verfahren zum Laden eines mobilen, strombetriebenen, medizinischen Gerätes mit einer Ladegerätvorrichtung eines der zuvor beschriebenen, erfindungsgemäßen medizinischen Systeme nutzt.
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Vorteilhaft werden dabei die in der Beschreibung zu den zuvor beschriebenen, erfindungsgemäßen medizinischen Systemen aufgeführten Verfahrensschritte ausgeführt.
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Die nachfolgend näher geschilderten Ausführungsbeispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar.
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Weitere vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den nachfolgenden Figuren samt Beschreibung. Es zeigen:
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1 schematisch und exemplarisch ein mobiles, strombetriebenes, medizinisches Gerät nach dem Stand der Technik;
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2 schematisch und exemplarisch ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen medizinischen Systems;
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3 schematisch und exemplarisch ein Ausführungsbeispiel eines mobilen, strombetriebenen, medizinischen Gerätes mit Permanentmagneten und einer Ladegerätvorrichtung mit Schaltern;
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4 schematisch und exemplarisch ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen medizinischen Systems;
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5 exemplarisch eine Ausführungsform eines mobilen, strombetriebenen, medizinischen Gerätes und zweier Ablageorte mit Ladefunktionalität.
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1 zeigt schematisch und exemplarisch ein mobiles, strombetriebenes, medizinisches Gerät 10‘ nach dem Stand der Technik. Das mobile, strombetriebene, medizinische Gerät 10‘, zum Beispiel eine portable Bedieneinheit eines Röntgengerätes, umfasst eine strombetriebene Funktionseinheit 11, z.B. eine elektronische Schaltung, die Eingaben eines Benutzers auswertet, bearbeitet und z.B. drahtlos Bewegungsbefehle an das Röntgengerät aussendet. Die strombetriebene Funktionseinheit 11 ist über ein Verbindungsmittel, z.B. eine metallische Leitung, mit einer wiederaufladbaren Energiespeichereinheit 12‘, z.B. einen Lithium-Ionen-Akkumulator, einen Nickel-Metallhydrid-Akkumulator oder einen Lithium-Polymer-Akkumulator, verbunden. Ist der Ladezustand der wiederaufladbaren Energiespeichereinheit 12‘ nicht mehr ausreichend, kann die wiederaufladbare Energiespeichereinheit 12‘ durch eine neue, geladene Energiespeichereinheit 12‘ getauscht werden. Dies ist im Allgemeinen umständlich und kann den klinischen Betrieb stören.
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2 zeigt schematisch und exemplarisch ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen medizinischen Systems 1. Das medizinische System 1 umfasst ein mobiles oder portables, d.h. tragbares, strombetriebenes, medizinisches Gerät 10, wie ein Bedienpult, ein Eingabegerät, ein Display oder einen drahtlosen Detektor, und eine Ladegerätvorrichtung 50.
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Das mobile, strombetriebene, medizinische Gerät 1 umfasst seinerseits eine strombetriebene Funktionseinheit 11, beispielsweise eine elektronische Schaltung, die Benutzereingaben entgegennimmt, eine Datenverarbeitung durchführt und/oder Daten drahtlos an andere Geräte weiterleitet, eine wiederaufladbare Energiespeichereinheit 12, z.B. einen handelsüblichen Akkumulator, eine Energieempfangseinheit 14 zum drahtlosen Empfangen oder zur kontaktlosen Entgegennahme von Energie und zum Laden der wiederaufladbaren Energiespeichereinheit 12, und eine mobilgerätseitige Kopplungseinheit 13 zur mechanischen Kopplung von dem mobilen, strombetriebenen, medizinischen Gerät 10 und der Ladegerätvorrichtung 50.
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Die Ladegerätvorrichtung 50 umfasst ihrerseits eine Energiesendeeinheit 54, zum drahtlosen Aussenden oder zur kontaktlosen Abgabe von Energie an die Energieempfangseinheit, angedeutet durch eine gestrichelte Linie 71, zumindest ein Anschlussmittel 55, z.B. eine Kabelverbindung, an einen Energiespeicher 52, z.B. ein Hausstromnetz, und eine ladegerätseitige Kopplungseinheit 53 zur mechanischen Kopplung von der Ladegerätvorrichtung 50 und dem mobilen, strombetriebenen, medizinischen Gerät 10. Das mobile, strombetriebene, medizinische Gerät 10 ist mit Hilfe der mobilgerätseitigen Kopplungseinheit 13 und der ladegerätseitigen Kopplungseinheit 53 derart an der Ladegerätvorrichtung 50 anordbar und ausrichtbar, dass die Energieempfangseinheit 14 und die Energiesendeeinheit 54 geeignet zu einer kontaktlosen Energieübertragung 71 von dem Energiespeicher 52, über das Anschlussmittel 55, die Energiesendeeinheit 54, die Energieempfangseinheit 14 zu der wiederaufladbaren Energiespeichereinheit 12 angeordnet und/oder ausgerichtet sind. Bei den Kopplungseinheiten kann es sich beispielsweise um mechanische Haltevorrichtungen, wie reversibel lösbare Nut-Feder-Verbindungen handeln. Somit ermöglichen die mobilgerätseitige Kopplungseinheit 13 und die ladegerätseitige Kopplungseinheit 53 das mobile, strombetriebene, medizinische Gerät 10 und die Ladegerätvorrichtung 50 in eine Position und/oder Ausrichtung zu bringen und zu halten, in 2 durch einen Kräftepfeil 70 angedeutet, in der eine kontaktlose Energieübertragung 71 möglich, vorzugsweise optimal, ist. Beispielsweise ist die Lage dadurch gekennzeichnet, dass die Energiesendeeinheit 54 und die Energieempfangseinheit 14 in geringem Abstand voneinander angeordnet sind. Geeignete oder optimale Positionen und Ausrichtungen sind von dem verwendeten Prinzip der kontaktlosen Energieübertragung abhängig.
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In 3 ist schematisch und exemplarisch ein Ausführungsbeispiel eines mobilen, strombetriebenen, medizinischen Gerätes 10 mit Permanentmagneten 16 und einer Ladegerätvorrichtung 50 mit Schaltern 56 dargestellt. In Einsatzbereichen, in denen eine leichte Reinigungs- und Desinfiziermöglichkeit besonders wichtig ist, beispielsweise im OP-Bereich, wird vorgeschlagen, das mobile, strombetriebene, medizinische Gerät 10 mit Permanentmagneten 16 auszustatten. Im Ausführungsbeispiel aus 3 sind exemplarisch vier Permanentmagnete 16 durch gestrichelte Kreise dargestellt. Der Ablageort, d.h. insbesondere eine Abdeckung der Ladegerätvorrichtung 50, umfasst ein Material 57, dargestellt durch Quadrate, das von den Magneten 16 angezogen wird, also ein ferromagnetisches Material. Dadurch wären auch komplett glatte Oberflächen ohne „Schmutzfallen“ möglich, wobei die Kombination aus Magnet und ferromagnetischem Material sowohl eine Haltefunktion, als auch eine Positionierungsfunktion, d.h. eine Art "Einrastung", erfüllt. Die genaue Positionierung von Energiesendeeinheit und Energieempfangseinheit ist für eine effiziente Energieübertragung wichtig.
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Weiter sind in 3 Schalter 56, dargestellt durch Kreise, zu sehen. Diese Schalter 56 umfassen vorzugsweise auch ein ferromagnetisches Material und ziehen somit die Permanentmagnete an, ihr Schaltzustand, „offen“ oder „geschlossen“ ist aber auch durch ein Magnetfeld beeinflussbar, d.h. abhängig davon, ob ein Permanentmagnet 16 nahe einem Schalter 56 ist, kann der Schalterzustand beispielsweise „geschlossen“ sein. Insbesondere wenn das mobile, strombetriebene, medizinische Gerät 10 und die Ladegerätvorrichtung 50 in einem gekoppelten Zustand sind, sind die Schalter 56, in deren unmittelbarer Nähe sich ein Permanentmagnet 16 befindet in einem Zustand „geschlossen“. Die Schalterzustände der Schalter 56 sind auslesbar, beispielsweise durch eine nicht dargestellte Dekodier- und Ladekontrolleinheit. Durch eine geeignete Anordnung von Permanentmagneten und Schaltern bzw. ferromagnetischem Material kann sowohl eine Halte- oder Arretierungsfunktion, als auch eine Informationsübermittlungsfunktion erzielt werden. In Abhängigkeit der ausgelesenen Schalterzustände der Schalter 56 können verschiedene Funktionen ausgeführt werden. So wäre es beispielsweise denkbar, durch die Verteilung der Permanentmagnete die benötigte Ladespannung der wiederaufladbaren Energiespeichereinheit des mobilen, strombetriebenen, medizinischen Gerätes 1 zu kodieren.
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4 zeigt schematisch und exemplarisch ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen medizinischen Systems 1. Das medizinische System 1 umfasst wieder ein mobiles, strombetriebenes, medizinisches Gerät 10 und eine Ladegerätvorrichtung 50.
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Das mobile, strombetriebene, medizinische Gerät 1 umfasst seinerseits eine strombetriebene Funktionseinheit 11, beispielsweise eine elektronische Schaltung, eine wiederaufladbare Energiespeichereinheit 12, eine Energieempfangseinheit 14 zum drahtlosen Empfangen oder zur kontaktlosen Entgegennahme von Energie und zum Laden der wiederaufladbaren Energiespeichereinheit 12, und eine mobilgerätseitige Kopplungseinheit 13 zur mechanischen Kopplung von dem mobilen, strombetriebenen, medizinischen Gerät 10 und der Ladegerätvorrichtung 50.
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Die Ladegerätvorrichtung 50 umfasst ihrerseits wieder eine Energiesendeeinheit 54, zum drahtlosen Aussenden oder zur kontaktlosen Abgabe von Energie an die Energieempfangseinheit, wieder angedeutet durch eine gestrichelte Linie 71, zumindest ein Anschlussmittel 55, z.B. eine Kabelverbindung, an einen Energiespeicher, und eine ladegerätseitige Kopplungseinheit 53 zur mechanischen Kopplung von der Ladegerätvorrichtung 50 und dem mobilen, strombetriebenen, medizinischen Gerät 10. Der Energiespeicher ist in diesem Fall ein ladegerätseitiger Energiespeicher 52‘, der innerhalb der Ladegerätvorrichtung 50 angeordnet ist, und z.B. als Akkumulator mit einer wesentlich größeren Kapazität als die der wiederaufladbaren Energiespeichereinheit 12, z.B. die 10-fache Kapazität, ausgeführt ist. Die mobilgerätseitige Kopplungseinheit 13 umfasst Permanentmagnete 16, die ladegerätseitige Kopplungseinheit 53 umfasst Schalter 56 und ein ferromagnetisches Material. Das mobile, strombetriebene, medizinische Gerät 10 ist mit Hilfe der mobilgerätseitigen Kopplungseinheit 13 und der ladegerätseitigen Kopplungseinheit 53 derart an der Ladegerätvorrichtung 50 anordbar und ausrichtbar, dass die Energieempfangseinheit 14 und die Energiesendeeinheit 54 geeignet zu einer kontaktlosen Energieübertragung 71 von dem Energiespeicher 52‘, über das Anschlussmittel 55, die Energiesendeeinheit 54, die Energieempfangseinheit 14 zu der wiederaufladbaren Energiespeichereinheit 12 angeordnet und/oder ausgerichtet sind. Die Haltefunktion, d.h. die Ermöglichung, das mobile, strombetriebene, medizinische Gerät 10 und die Ladegerätvorrichtung 50 in eine Position und/oder Ausrichtung zu bringen und dort zu halten, wird durch die magnetische Anziehung der Kombination aus den Permanentmagneten 16 und dem ferromagnetischen Material erzielt, was in der 4 durch einen Kräftepfeil 70 angedeutet ist. Die Schalter 56 sind durch ein Magnetfeld beeinflussbar und zumindest in einem gekoppelten Zustand sind die Schalterzustände der Schalter 56 auslesbar. Die Schalterzustände der Schalter 56 sind von einer Dekodier- und Ladekontrolleinheit 80, die zum Beispiel als elektronische Schaltung ausgeführt ist, auslesbar. In Abhängigkeit der ausgelesenen Schalterzustände der Schalter 56 ist durch eine Ladeenergiebegrenzungseinheit 81 die zu übertragende Ladeenergie zwischen der Energiesendeeinheit 54 und der Energieempfangseinheit 14 beeinflussbar. In dieser Ausgestaltung der Erfindung ist die zu übertragende Ladeenergie zwischen der Energiesendeeinheit 54 und der Energieempfangseinheit 14 durch die ladegerätseitige Ladeenergiebegrenzungseinheit 81, z.B. ein elektronischer Ladestromkontroller, beeinflussbar. Das Maß der zu übertragenden Ladeenergie ist dabei abhängig von den Schalterzuständen der Schalter 56, die z.B. als Reedschalter ausgeführt sind, wobei die Schalterzustände der Schalter 56 abhängen vom Vorhandensein eines Magnetfeldes, insbesondere von dem Magnetfeld der mobilgerätseitigen Permanentmagneten 16. Die Energiesendeeinheit 54, die z.B. als Ladeelektronik ausgeführt ist, verbraucht permanent geringe Mengen an Energie, wodurch sich die Batterielaufzeiten verringern. Wird nun ein vorgebbarer Schalterzustand der Schalter 56 erkannt, kann durch die Ladeenergiebegrenzungseinheit 81, die zwischen dem Energiespeicher 52‘ und der Energiesendeeinheit 54 angeordnet ist, eine Energieübertragung zwischen dem Energiespeicher 52‘, d.h. dem dezentralen, ladegerätseitigen Energiespeicher, und der Energiesendeeinheit 54 unterbrochen werden. In einer einfachen Ausführungsform könnte beispielsweise ein erkannter Schalterzustand „offen“, der auf einen offenen Schalter 56, mithin auf ein fehlendes oder weit entferntes mobiles, strombetriebenes, medizinisches Gerät 10, hinweist, eine Unterbrechung der Energieübertragung zwischen dem Energiespeicher 52‘ und der Energiesendeeinheit 54 bewirken. Die Ladeenergiebegrenzungseinheit 81 hätte in diesem Fall die Funktion eines einfachen Ausschalters. Durch eine geeignete Anordnung mehrerer Permanentmagneten 16 in dem mobilen, strombetriebenen, medizinischen Gerät 10 könnten ein oder mehrere magnetisch empfindliche Schalter 56 auf Ladegerätseite auf die Annäherung des mobilen, strombetriebenen, medizinischen Gerätes 10 reagieren. Solange keine Energieempfangseinheit 14 mit geeigneter Magnetanordnung in der Nähe ist, befindet sich die Ladegerätvorrichtung 50 in einem stromlosen und damit batterieschonenden Betrieb.
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Denkbar wäre in diesem Ausführungsbeispiel auch, dass die Schalter 56 der Ladegerätvorrichtung 50 mit einer Magnetfeldstärkemessfunktion ausgestattet sind, d.h. dass das Maß eines Magnetfeldes bestimmbar ist. Dadurch könnten zum Beispiel verschiedene Energieempfangseinheiten 14 unterschieden werden, indem die Magnetfeldstärke bestimmt wird. Oder mit anderen Worten könnte über eine bestimmte Magnetanordnungen bzw. eine bestimmte Anordnung unterschiedlicher Magnetfeldstärken eine bestimmte Energieempfangseinheit 14, die zum Beispiel einem bestimmten Typ oder Hersteller zugeordnet werden kann, identifiziert werden. Dadurch könnte beispielsweise erzielt werden, dass nur tragbare Produkte von autorisierten Herstellern aufgeladen werden können.
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In 5 schließlich ist exemplarisch eine Ausführungsform eines mobilen, strombetriebenen, medizinischen Gerätes 10 und zweier Ablageorte 82 und 83 mit Ladefunktionalität dargestellt. Das mobile, strombetriebene, medizinische Gerät 10 ist als portable Bedieneinheit für ein Röntgengerät ausgeführt. Eine erste Ladegerätvorrichtung 50 befindet sich an einem OP-Tisch 82. Ist die portable Bedieneinheit in die Ladegerätvorrichtung 50 eingelegt, kann sie drahtlos mit Energie versorgt werden und/oder eine wiederaufladbare Energiespeichereinheit der portablen Bedieneinheit 10 wird aufgeladen. Die Energieversorgung der Ladegerätvorrichtung 50 kann durch eine eigene Batterie oder einen eigenen Akku oder kabelgebunden erfolgen. Eine zweite Ladegerätvorrichtung 50‘ ist in einem Instrumententisch 83, beispielsweise unter einer Matte, integriert, so dass eine drahtlose Energieversorgung und/oder ein drahtloses Laden der portablen Bedieneinheit 10 erfolgt, sobald die portable Bedieneinheit 10 auf dem Instrumententisch abgelegt wird. Das mobile, strombetriebene, medizinische Gerät 10 nimmt also eine Lage ein, die einem in der klinischen Praxis üblichen Ablageort entspricht.
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Zusammenfassend werden weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung beschrieben. Ein Grundgedanke der Erfindung umfasst die Einbindung drahtloser Lademodule, d.h. Energieempfangseinheiten oder kurz Empfänger, in portable Medizingeräte und Ausstattung von diversen Ablageorten mit entsprechenden Sendermodulen, d.h. Energiesendeeinheiten. Die Energiesendeeinheiten und Energieempfangseinheiten können autoklavierbar oder komplett gekapselt ausgeführt sein und durch den Einsatz von Permanentmagneten und ferromagnetischen Materialien kann eine Positionierung ohne Rastung erfolgen, um eine drahtlose Energieübertragung an typischen Bedien- und Ablageorten zu gewährleisten und so die Laufzeit derartiger Geräte zu verlängern und das Handling zu vereinfachen. Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft den Einsatz von Permanentmagneten zur optimalen Platzierung des portablen Medizingeräts relativ zum Sendemodul, wodurch ein optimaler Wirkungsgrad erzielbar ist und eine bedarfsweise Aktivierung der Sendelektronik, wodurch die Energieeffizienz erhöht wird. Über die Anordnung der Permanentmagneten und/oder die Stärke der Permanentmagnete kann zusätzlich die Art des Empfängers codiert werden, wodurch eine weitere Verbesserung der Sicherheit und eine einfacherer Bedienung erreichbar ist.
