DE102020108275A1

DE102020108275A1 - Chirurgisches Instrument und Werkzeug für ein chirurgisches Instrument

Info

Publication number: DE102020108275A1
Application number: DE102020108275.4A
Authority: DE
Inventors: André Bürk; Roland-Alois Högerle; Frederick Lenzenhuber
Original assignee: Aesculap AG
Current assignee: Aesculap AG
Priority date: 2020-03-25
Filing date: 2020-03-25
Publication date: 2021-09-30
Also published as: JP2023519668A; EP4125636A1; WO2021191352A1; CN115297790A

Abstract

Es wird ein chirurgisches Instrument (1) bereitgestellt, umfassend eine Hülse (4), die ausgebildet ist, einen Teil eines Werkzeugs (2) aufzunehmen, wobei die Hülse (4) Signalleitungen (13), die axial entlang der Hülse (4) verlaufen, aufweist; und eine Magnetspeicherausleseeinrichtung, die an der Hülse (4) angeordnet ist und mit den Signalleitungen (13) der Hülse (4) elektrisch verbunden ist, wobei die Magnetspeicherausleseeinrichtung ausgebildet ist, basierend auf einem einen Umfang des Teils des Werkzeugs (2) umgebenden Magnetspeicher (8), eine in dem Magnetspeicher (8) enthaltene Information über das Werkzeug auszulesen und über die Signalleitungen (13) der Hülse (4) zu einer Auswerteeinheit zu übertragen. Ferner wird ein Werkzeug (2) für das chirurgische Instrument (1) bereitgestellt.

Description

Die Erfindung betrifft ein chirurgisches Instrument, insbesondere ein Fräshandstück, und ein Werkzeug für das chirurgische Instrument.
Stand der Technik
Bislang sind auf dem Gebiet der nichtmedizinischen elektrischen Handwerkzeugmaschinen, zu denen auch Fräsmaschinen zählen, Vorrichtungen zur automatischen Erkennung werkzeugspezifischer Daten von in die Handwerkzeugmaschine einsetzbaren Werkzeugen bekannt, bei der ein Werkzeug wie etwa ein Schneidbohrer oder dergleichen im Bereich seines Einsteckschafts eine geometrische Kodierung, beispielsweise eine Bar-Kodierung aufweist. Mittels einer in die Werkzeugaufnahme (Werkzeugfutter) eingebauten und auf die Kodierung ausgerichteten Lesevorrichtung, etwa einem elektronischen, optischen oder mechanischen Sensor, werden der Kodierung entsprechende Signale erzeugt und zur Weiterverarbeitung an eine Steuereinheit bzw. Auswerteeinheit der Werkzeugmaschine geleitet.
Bei insbesondere im medizinischen Bereich vorkommenden Werkzeugen, wie beispielsweise Schneid-, Bohr- und/oder Fräswerkzeugen, sind im Wesentlichen drei Abschnitte unterscheidbar: Ein proximaler Kopplungsschnitt, ein Schaftabschnitt und zumindest ein distales Arbeitsende/Ettektor. Der Schaftabschnitt verbindet den Kopplungsabschnitt mit dem Arbeitsende des Werkzeugs. Das Arbeitsende liegt dem Kopplungsabschnitt am anderen Ende des Werkzeugs gegenüber und ist der funktionelle Teil des Werkzeugs für ein in Eingriff kommen mit einem Patienten. Dieses kann in anwendungsspezifisch vielfältiger Weise ausgeformt sein. Werkzeuge der hierin in Bezug genommenen Art umfassen allgemein auf dem Gebiet der Medizin verwendbare Werkzeuge, Bohrer, Fräser und dergleichen. Eine Beschränkung auf Produkte der vorgenannten Art aus speziell dem medizinischen Bereich besteht insoweit allerdings nicht.
Auf dem Gebiet der Medizin ist aufgrund der Art der eingesetzten Werkzeuge sowie Bedingungen jeweiliger Arbeitsumgebungen eine wie vorstehend erwähnt koppelnde Kodierungserfassung weder darstellbar noch zweckmäßig, sondern es wird bislang mit Labeln bzw. Aufklebern gearbeitet, die am Werkzeug selbst oder auch auf einer Umverpackung des Werkzeugs angeordnet sein können. Um beispielsweise zu erkennen, welches Werkzeug in dem verwendeten Instrument gesteckt ist, muss das Label des bzw. jedes einzelnen Werkzeugs oder dessen Umverpackung gesichtet werden. Bisher existiert mithin keine automatische und/oder automatisch dokumentierende Werkzeugerkennung, so dass ein Benutzer oder Kunde anhand von Labels bzw. beschriftenden Etiketten erkennen muss oder nur daran erkennen kann, um welches Produkt es sich handelt, und sodann manuell dokumentieren muss.
Davon nachteilig betroffen sind sowohl Benutzer als auch Händler bzw. Kunden und Hersteller solcher Werkzeuge. Unter anderem kann ein Benutzer oder Kunde eines solchen Werkzeugs beispielsweise ohne Sichten des Labels bzw. der Umverpackung nicht ohne weiteres erkennen, ob ein beabsichtigtes Werkzeug für seine spezifische Anwendung geeignet ist oder nicht. Ein Händler oder Kunde kann beispielsweise in der Regel ohne Inventur nicht erfassen, welche Produktbestände sich noch an einem Lager oder Konsignationslager befinden. Ein Hersteller kann beispielsweise nicht ermitteln, welche Produkte kombiniert und/oder verwendet wurden. Eine Überlastung von Werkzeugen und gegebenenfalls damit verbundene Produktschäden können folglich nicht nachvollzogen werden. Für den Kunden kann also keine maßgeschneiderte Logistik bereitgestellt werden.
Ein Hintergrund dieser Problematik besteht u.a. darin, dass elektromotorische, hydraulische oder pneumatische Antriebs-Handstücke an ihrem distalen Endabschnitt mit einer, in der Regel auswechselbaren Distanzhülse versehen/ausgerüstet ist, um auf die Patientenanatomie abgestimmt werden zu können, wobei deren distaler Endbereich zur dreh- und/oder verschiebbaren Aufnahme des Werkzeugs vorbereitet ist. Die Distanzhülse ist im Gegensatz zum Handstück kleindurchmessrig, um beispielsweise in den Bauchraum eines Patienten eingeführt werden zu können. Zum Antreiben des Werkzeugs ist zudem in der Distanzhülse ein Drehmomentstab gelagert, der ein Antriebsmoment vom Handstück-internen Antriebsmotor auf das Werkzeug überträgt.
Es besteht daher insbesondere auf dem Gebiet der Medizin Bedarf an einer automatischen Erkennung von Werkzeugen, wie Bohrer, Fräser und dergleichen, mittels welcher die vorgenannten Nachteile beseitigt und damit verbundene Probleme gelöst werden.
Kurzbeschreibung der Erfindung
Es ist also Aufgabe der Erfindung, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu vermeiden oder wenigstens zu mildern. Insbesondere soll ein mit einem chirurgischen Instrument in Eingriff gebrachtes Werkzeug automatisch erkannt werden.
Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine Distanzhülse für ein chirurgisches Instrument und vorzugsweise ein chirurgisches Instrument mit einer solchen Distanzhülse bereitgestellt wird, wobei die Hülse an ihrem distalen Endbereich dazu ausgebildet ist, zumindest einen Teil eines Werkzeugs vorzugsweise drehbar aufzunehmen. Die Hülse weist Signalleitungen auf. Die Signalleitungen verlaufen axial entlang der Hülse. Die Distanzhülse (bzw. das chirurgische Instrument) hat ferner eine Magnetspeicherausleseeinrichtung. Die Magnetspeicherausleseeinrichtung ist an der Hülse angeordnet. Die Magnetspeicherausleseeinrichtung ist mit den Signalleitungen der Hülse elektrisch verbunden. Die Magnetspeicherausleseeinrichtung ist ausgebildet, basierend auf einem Magnetspeicher, eine in dem Magnetspeicher enthaltene Information über das Werkzeug auszulesen. Der Magnetspeicher umgibt oder bildet einen Umfang des Teils des Werkzeugs. Die Magnetspeicherausleseeinrichtung ist ferner ausgebildet, die ausgelesene Information über die Signalleitungen der Hülse zu einer Auswerteeinheit zu übertragen.
In anderen Worten ausgedrückt hat ein Werkzeug gemäß vorliegender Erfindung einen Werkzeug-Informationsträger vorzugsweise einen Magnetspeicher, der im Schaftabschnitt des Werkzeugs angeordnet ist und Werkzeug-spezifische Informationen enthält. In/an der Distanzhülse ist im distalen Werkzeug-Aufnahmebereich eine Ausleseeinrichtung angeordnet, die dafür ausgebildet ist, den in die Distanzhülse (bereits) eingesetzten Werkzeug-Informationsträger und dessen Informationen auszulesen. An die Ausleseeinrichtung sind (gegenständliche) Datenübertragungsleitungen/Signalleitungen (Leiterbahnen) angeschlossen, die in/an der Distanzhülse in deren Längsrichtung verlegt sind und vorzugsweise in einen Ankopplungsabschnitt der Distanzhülse mit dem Handstück führen. Über diese Signalleitungen ist die Ausleseeinrichtung mit einer Auswerteeinheit vorzugsweise im Handstück verbunden oder mit Ankoppeln der Distanzhülse am Handstück verbindbar.
Hierdurch kann die Information zum Werkzeug über die Ausleseeinrichtung automatisch erlangt und von der Auswerteeinheit ausgewertet werden. Dem Operateur kann demnach ermöglicht werden, Informationen über das verwendete/in die Distanzhülse eingesetzte Werkzeug ohne vorherige Sichtung zu erlangen.
Das chirurgische Instrument kann ein chirurgisches Motorinstrument, wie ein Fräshandstück, sein. Insbesondere wird hierin das Instrument als eine zur Aufnahme und zum Betrieb des Werkzeugs vorgesehene chirurgische Vorrichtung verstanden.
Die Hülse kann aus einem elektrisch nichtleitenden Material hergestellt sein. Ferner kann das Material der Hülse ein hartes Material sein, zum Beispiel Keramik.
Der Magnetspeicher kann in Form einer Schicht eine mit dem Werkzeug verknüpfte Information enthalten. Diese Information kann in Form einer Magnetisierung auf der Schicht gespeichert sein. Diese Information kann dabei zumindest in Umfangsrichtung bzw. Drehrichtung des Werkzeugs angeordnet bzw. gespeichert sein. Der Magnetspeicher kann eine ferromagnetische Schicht umfassen, die zur Magnetisierung vorgesehen sein kann.
Zum Auslesen kann die Magnetspeicherausleseeinrichtung zum Beispiel einen Lesekopf aufweisen. Der Lesekopf bzw. die Magnetspeicherausleseeinrichtung kann ausgebildet sein, bei Drehung des Werkzeugs entlang einer (Magnet-)Spur in Umfangsrichtung des Werkzeugschafts, diese Information in Form von Signalen zu erhalten und über die Signalleitungen weiterzuleiten. Diese Signale können auf einem sich aufgrund der unterschiedlich magnetisierten Bereiche des Magnetspeichers entlang der Spur veränderlichen Magnetfeld beruhen. Dieses Magnetfeld kann in dem Lesekopf bzw. der Magnetspeicherausleseeinrichtung unterschiedliche Spannungen hervorrufen, die als die Information bzw. Signale über die Signalleitungen weitergeleitet werden können.
Die Auswerteeinheit kann eine Verarbeitungseinheit intern oder extern von dem chirurgischen Instrument sein. Die Auswerteeinheit kann ausgebildet sein, die Information bzw. die Signale auszuwerten/aufzubereiten. Über eine Benutzerschnittstelle kann die Verarbeitungseinheit, die entsprechenden Ergebnisse aus der Auswertung der Information bzw. der Signale an einen Benutzer des chirurgischen Instruments ausgeben.
Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.
Die Magnetspeicherausleseeinrichtung kann sich innerhalb eines durch einen Außenmantel der Hülse definierten Raums befinden. Somit kann das Werkzeug und die Magnetspeicherausleseeinrichtung zusammen in der Hülse untergebracht werden. Demnach kann das chirurgische Instrument platzsparend ausgebildet sein.
Die Magnetspeicherausleseeinrichtung kann zumindest ein Magnetometer umfassen. Das Magnetometer kann als der oben definierte Lesekopf wirken. Die Hülse kann zumindest eine Aussparung/Ausbruch/Fenster in deren Umfangswand aufweisen. In der Aussparung kann sich ein Teil des Magnetometers befinden. Der Ausbruch (Durchgangsöffnung) kann eine einfache Anbringung der Magnetspeicherausleseeinrichtung bereitstellen. Ferner kann hierdurch ein ausreichender Abstand zwischen Magnetometer und Magnetspeicher des Werkzeugs bei Betrieb sichergestellt werden.
Vorteilhafterweise kann das Magnetometer ein Hallsensor in Form eines oberflächenmontierten (SMD, englisch für: surface mounted device) Bauteils sein. Hierdurch kann der Magnetometer einfach in die Hülse eingebracht werden, zum Beispiel händisch mittels Einklemmen.
Das Auslesen kann bei Betätigung des chirurgischen Instruments (des darin aufgenommenen Antriebsmotors) erfolgen, zum Beispiel über eine Kippschaltung am chirurgischen Instrument oder ein mit dem chirurgischen Instrument verbundenen Betätigungsschalter beispielsweise ein Fußpedal. Solch eine Betätigungsvorrichtung/Betätigungsschalter kann ausgebildet sein, das chirurgische Instrument insbesondere dessen Motor in Betrieb zu setzen. Somit kann dem Benutzer des chirurgischen Instruments durch einfaches Betätigen eines mit dem chirurgischen Instrument in Verbindung stehenden Betätigungselements, wie einem Fußpedal, eine Information über das aktuell eingesetzte Werkzeug geliefert werden.
Die oben definierte Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein Werkzeug für ein chirurgisches Instrument bereitgestellt wird. Das Werkzeug umfasst einen zur Aufnahme in einer Hülse eines chirurgischen Instruments vorgesehenen Teil (Werkzeugschaft). Das Werkzeug umfasst ferner einen Daten-/Informationsträger, vorzugsweise einen Magnetspeicherinsbesondere in Form einer Schicht. Die (Magnet-)Schicht ist ausgebildet, einen Umfang des Teils zu bilden, bzw. eine Außenseite des Werkzeugschafts in dessen (gesamte) Umfangsrichtung abzudecken. Das Werkzeug ist ausgelegt, mit dem chirurgischen Instrument bzw. dessen Distanzhülse gemäß vorstehender Definition so zusammenzuwirken, dass der Magnetspeicher mittels einer Magnetspeicherausleseeinrichtung des chirurgischen Instruments/der Distanzhülse ausgelesen wird. Somit kann die Information zum Werkzeug automatisch erlangt und ausgewertet werden. Dem Operateur kann demnach ermöglicht werden, Informationen über das verwendete Werkzeug ohne vorherige Sichtung zu erlangen.
Der Magnetspeicher kann ausgebildet sein, auf den Teil aufgeschoben zu werden. Hierdurch lässt sich ein modularer Magnetspeicher in wahlweiser Verbindung mit dem Werkzeug bereitstellen.
Der Magnetspeicher kann den Umfang des Teils umgebende, magnetisierte Drahtringe aufweisen. Die Drahtringe können axial entlang des Werkzeugs versetzt zueinander angeordnet sein.
Ferner kann der Magnetspeicher Dauermagnete oder Drahtstücke aufweisen. Die Dauermagnete oder Drahtstücke können voneinander in Umfangsrichtung des Werkzeugs und in axialer Richtung entlang des Werkzeugs beabstandet sein.
Außerdem kann der Magnetspeicher kugelförmige Dauermagnete aufweisen. Die kugelförmigen Dauermagnete können in Umfangsrichtung des Werkzeugs und in axialer Richtung entlang des Werkzeugs versetzt zueinander angeordnet sein.
Somit können verschiedene Magnetspeichervarianten bereitgestellt werden, mit denen eine Information über das Werkzeug automatisch bei Betrieb des chirurgischen Instruments mittels Magnetspeicherausleseeinrichtung ausgelesen werden kann.
Die Signalleitungen können aus (gut) leitendem Material, wie Kupfer, Silber oder Gold, hergestellt sein.
Die Hülse ist bevorzugt zur Weiterleitung bzw. Übertragung von elektrischen Signalen in einer Axialrichtung zwischen einem ersten (distalen) axialen Ende und einem zweiten (proximalen) axialen Ende der Hülse und/oder in einer Radialrichtung zwischen einer Innenmantelfläche und einer Außenmantelfläche der Hülse eingerichtet.
In vorteilhafter Weise weist eine Außenmantelfläche der Hülse Kanäle auf, welche sich über eine gesamte axiale Länge der Hülse erstrecken. Bevorzugt sind in den Kanälen die Signalleitungen vorgesehen bzw. angeordnet. In anderen Worten befindet sich in den Kanälen leitendes Material. Dadurch wird in vorteilhafter Weise erreicht, dass elektrische Signale an der Außenmantelfläche der Hülse abgegriffen, sowie weitergeleitet bzw. übertragen werden können.
Die Kanäle sind bevorzugt fein bzw. filigran ausgebildet und durch Schleifen oder Gravieren, zum Beispiel Lasergravieren, hergestellt. Die Kanäle sind bevorzugt metallisiert und mit dem gut leitenden Material beschichtet, um die Signalleitungen auszubilden.
Dabei ist es von Vorteil, wenn die Signalleitungen bezüglich der Außenmantelfläche der Hülse nach innen versetzt sind, so dass die Signalleitungen nur in einem unteren Bereich der Rille vorgesehen sind. In anderen Worten sind die Signalleitungen bevorzugt vollständig in den Kanälen versenkt, so dass die (äußere) Außenmantelfläche der Hülse von den Signalleitungen in der Radialrichtung der Hülse beabstandet sind. Somit schließen die Signalleitungen vorzugsweise nicht bündig mit der Außenmantelfläche ab, sondern befinden sich weiter innen. Damit wird erreicht, dass die einzelnen Signalleitungen elektrisch voneinander getrennt sind. Dies ist insbesondere erforderlich, da ein Außenrohr eines Fräshandstücks, in welches die Hülse bevorzugt eingesetzt werden soll und an welchem die Hülse direkt anliegt, häufig aus Metall ist.
Es ist zweckmäßig, wenn über den Signalleitungen ein Isolator angeordnet ist. In anderen Worten kann die angesprochene elektrische Trennung der Signalleitungen voneinander verbessert werden, wenn zusätzlich ein Isolator vorgesehen ist. Der Isolator kann beispielsweise ein Einlegeteil sein, zum Beispiel aus Silikon. Alternativ kann der Isolator beispielsweise auch mittels einer Klebeschicht realisiert werden. Durch die zusätzliche Isolation wird das chirurgische Instrument, insbesondere das Fräshandstück, in welches die Hülse eingesetzt ist, unempfindlicher gegenüber eindringende leitende Flüssigkeiten (z.B. eine Kochsalzlösung).
Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Innenmantelfläche der Hülse zumindest eine Signalleitung aufweist. Wenn zusätzlich oder alternativ an der Innenfläche der Hülse Signalleitungen vorgesehen sind, können in dem Innenbereich elektrische Signale abgegriffen, sowie weitergeleitet bzw. übertragen werden. Beispielsweise können an der Innenmantelfläche metallisierte Bahnen (zumindest eine metallisierte Bahn) vorgesehen sein. Diese metallisierten Bahnen können mit der Magnetspeicherausleseeinrichtung verbunden sein.
Von besonderem Vorteil ist es, wenn an einer Innenmantelfläche der Hülse vorgesehene Signalleitungen elektrisch leitend mit entsprechend an einer Außenmantelfläche der Hülse vorgesehenen Signalleitungen verbunden sind. Beispielsweise kann die Hülse feine Bohrungen (Mikrobohrungen) aufweisen, welche sich in der Radialrichtung der Hülse erstrecken, und über welche Signalleitungen an der Innenmantelfläche elektrisch leitend mit jeweiligen Signalleitungen an der Außenmantelfläche verbindbar/ verbunden sind (beispielsweise mittels leitendem Material in den Bohrungen). In anderen Worten verlaufen die Bohrungen (Mikrobohrungen) bevorzugt zwischen den Kanälen an der Außenmantelfläche und den Signalleitungen an der Innenmantelfläche. Mit anderen Worten werden bevorzugt wie in der Leiterplattentechnik Durchkontaktierungen geschaffen, welche gleichzeitig ebenso als Lötaugen fungieren können. Somit können auch bedrahtete Komponenten in das System integriert werden, zum Beispiel Kondensatoren. Es können auf der Innenmantelfläche Lötstellen für SMD Bauteile der Magnetspeicherausleseeinrichtung bereitgestellt sein. Diese können mit den innenliegenden Signalleitungen entsprechend verbunden sein.
Die Signalleitungen können grundsätzlich in unterschiedlicher Tiefe in die Hülse eingebracht sein. Dadurch kann eine zumindest abschnittsweise sehr dünnwandige Hülse realisiert werden. Weiterhin können auch eine Vielzahl von Signalleitungen vorgesehen sein, welche in unterschiedlichen Tiefen in die Hülse eingebracht sind. Dies gilt sowohl für an der Außenmantelfläche als auch für an der Innenmantelfläche angebrachte Signalleitungen. Vorzugsweise liegen die an der Innenmantelfläche angebrachten Signalleitungen auf der Innenmantelfläche der Hülse selbst und sind nicht ei n gebettet.
Es ist von Vorteil, wenn ein elektrischer Kontakt elektrisch leitend mit der entsprechenden Signalleitung verbunden ist. Dies gilt sowohl für Signalleitungen an der Innenmantelfläche als auch für Signalleitungen an der Außenmantelfläche. Wenn eine Vielzahl von Signalleitungen vorgesehen ist, kann es vorteilhaft sein, wenn eine Signalleitung an einer Seite (beispielsweise der Innenseite) unterbrochen ist und an der anderen Seite (beispielsweise der Außenseite) fortgesetzt wird. Dies kann über eine leitende Verbindung in einer radial verlaufenden Bohrung erreicht werden.
Beispielsweise kann an der Innenmantelfläche der Hülse ein elektrischer Kontakt/ eine elektrische Kontaktfläche für einen Sensor oder für ein anderes (elektronisches) Bauteil aufgebracht sein, welche/r bevorzugt elektrisch leitend mit den entsprechenden an der Innenmantelfläche aufgebrachten Signalleitungen verbunden ist. Dies kann insbesondere für die Magnetspeicherausleseeinrichtung zutreffen.
Außerdem ist es vorteilhaft, wenn die Hülse aus einer Vielzahl von (zumindest zwei, bevorzugt drei oder mehr) ineinander gesetzten Hülsen besteht. In anderen Worten sollen bevorzugt mehrere Hülsen in mehreren Schichten angeordnet werden. Dadurch lassen sich in vorteilhafter Wiese noch mehr Funktionen in die Hülse integrieren und der Bauraum wird maximal ausgenutzt.
Die Hülse erlaubt bevorzugt eine Signalübertragung sowohl von distal nach proximal und umgekehrt, das heißt in Axialrichtung des chirurgischen Instruments bzw. der Hülse, als auch von innen nach außen und umgekehrt, das heißt in Radialrichtung des chirurgischen Instruments bzw. der Hülse.
Insgesamt wird somit eine multidirektionale Signalweiterleitung/ -übertragung in dem chirurgischen Instrument/ Handstück (Fräshandstück) bereitgestellt, welche durch Hülsen mit integrierten Signalleitungen ermöglicht wird.
Mit anderen Worten betrifft die Erfindung ein Handstück mit magnetischer Werkzeugerkennung, zum Beispiel ein chirurgisches Fräshandstück, welches mit einer automatischen Werkzeugerkennung ausgerüstet ist, und das dazu gehörige Werkzeug, welches mit einem Magnetspeicher bestückt ist.
In einer Ausführungsform kann bei der Inbetriebnahme des Werkzeugs automatisch der richtige Werkzeugtyp und die dazugehörige Lotnummer aus dem Magnetspeicher ausgelesen werden. Insbesondere kann nach dem Steckvorgang in das Fräshandstück bzw. bei der ersten Betätigung des Fußpedals/ der Handsteuerung, das Werkzeug automatisch erkannt werden. Die mit der Erkennung verbundenen relevanten Daten können beispielsweise sein: Artikelnummer (und somit Werkzeugtyp), Lotnummer, Mindesthaltbarkeitsdatum und dergleichen.
Dem Kunden bzw. Benutzer des chirurgischen Instruments kann angezeigt werden um welches Produkt es sich handelt. Hierzu können verschiedene Anzeigevarianten vorgesehen sein. Zusätzliche Angaben können abhängig vom eingesetzten Werkzeug und verwendeten Handstück angezeigt werden.
Ferner kann vorgesehen sein, dass ein Steuergerät, hierin auch als Steuereinheit bezeichnet, des chirurgischen Instruments die zu dem Werkzeug passende optimale Drehzahl automatisch auswählt und/oder einstellt. Hierdurch kann dem Kunden bzw. Benutzer des chirurgischen Instruments Eingabearbeit erspart werden.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung kann ein Handstück mit integrierter Magnetspeicherausleseeinrichtung umfassen. Das Handstück kann in dessen distaler Distanzhülse eine spezielle miniaturisierte Magnetspeicherausleseeinrichtung umfassen.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform kann ein Werkzeug mit integriertem Magnetspeicher sein. Das Werkzeug besitzt in dieser bevorzugten Ausführungsform einen integrierten Magnetspeicher. Der Schaft des Werkzeugs kann aus einem nicht ferromagnetischen Stahl gefertigt sein und eine Aussparung besitzen. Die Aussparung ist nur wenige Zehntelmillimeter tief.
Mittels einem Einlegewerkzeug kann der Schaft mit einem Magnetschichtträger aus Kunststoff umspritzt werden. Darauf kann eine magnetisierbare Oxidschicht (wie bei Magnetbändern), welche auch als Magnetschicht hierin bezeichnet ist, aufgebracht werden. Zum Schutz der Magnetschicht kann abschließend eine dünne Schicht Schutzlack aufgebracht werden. Der hierin definierte Magnetspeicher kann mindestens die Oxidschicht oder die Oxidschicht und den Magnetschichtträger und/oder den Schutzlack enthalten.
Die Schichtdicken des Magnetschichtträgers, der Magnetschicht und des Schutzlackes können variieren. Die Magnetschicht kann zum Beispiel (nur) wenige Hundertstelmillimeter dick sein (zum Beispiel kleiner als 100µm oder kleiner als 50µm). Die Schutzlackschicht kann zum Beispiel nur wenige Mikrometer dick sein (zum Beispiel kleiner als 10µm oder kleiner als 5µm).
Ferner kann eine Ausführungsform eine Kombination aus Handstück als chirurgisches Instrument und dem Werkzeug vorsehen. Das Werkzeug kann hierbei in den Schaft des Handstücks eingeschoben und verriegelt werden. Die in das Handstück integrierte Magnetspeicherausleseeinrichtung kann dabei zwischen den distalen Kugellagern und den proximalen Kugellagern der Schaftspitze des Handstücks angeordnet sein. Der Magnetspeicher des Werkzeugs kommt dabei in unmittelbare Nähe zu vier Hallsensoren, welche die Magnetspeicherausleseeinrichtung oder einen Teil davon sind.
Die Hallsensoren und die Kondensatoren, die Teil der Magnetspeicherausleseeinrichtung sein können oder diese zusammen bilden, können genau Platz zwischen einem Schaftrohr des Handgeräts und dem Werkzeug finden. Insbesondere können zur Signalführung sechs Signalleitungen verwendet werden. Diese werden verwendet, um die Versorgungsspannung (VCC und GND), sowie die vier Signalausgänge der Hallsensoren mit der Auswerte-Elektronik, hierin auch allgemein als Auswerteeinheit bezeichnet, zu verbinden. Die Auswerte-Elektronik kann sich beispielsweise im Handstückgriff oder im Steuergerät befinden, bei dem mehr Platz zur Verfügung steht. Die Signalweiterleitung/Signalführung kann durch den Schaft bzw. die Hülse erfolgen.
Bei der bevorzugten Ausführungsform kann ein Werkzeug mit einer magnetisierbaren/magnetisierten Schicht verwendet werden. Diese kann wie bei den digitalen Magnetbändern früherer Tonbandgeräte/Datenspeichergeräte mehrspurig beschrieben sein bzw. beschrieben werden.
Hierbei kann es sich um ein 7-Spur-Magnetband mit alphanumerischem 6-Bit-Code gemäß DIN 66010, 66011 und 66013 handeln. Das Magnetband kann mehrspurig digital beschrieben werden oder sein. Das Magnetband kann eine Speicherdichte von bis zu 32 bit pro Millimeter aufweisen. Durch die Verwendung mehrerer Spuren und natürlich durch die Länge des Magnetbandes lässt sich die gesamte speicherbare Datenmenge beeinflussen. So lassen sich auf einem Magnetband sehr hohe Datenmengen speichern.
Für das Auslesen der Magnetbänder kann ein spezieller Lesekopf, beispielweise als Teil der Magnetspeicherausleseeinrichtung, verwendet werden. Herkömmliche Leseköpfe können in ihrer Baugröße zu groß für den sehr kleinen distalen Bauraum aktueller Fräshandstücke sein, um diese dort integrieren zu können. Deshalb kann für das Auslesen der magnetisierten Schicht auf dem Werkzeug ein spezieller miniaturisierter Hallsensor als Lesekopf verwendet werden.
Das Beschreiben der Werkzeuge kann direkt nach der Produktion derselben erfolgen. Dafür können Schreibgeräte/Codiergeräte beliebiger Baugröße verwendet werden. Deshalb ist hier auch die Magnetisierung mit einem herkömmlichen Schreibkopf möglich.
Die Werkzeuge für ein chirurgisches Fräshandstück benötigen für eine Erkennung eine recht geringe Datenmenge. Im Prinzip ist es ausreichend die Artikelnummer und die LOT-Nummer auf dem Werkzeug zu speichern. Wenn diese Daten in einer Datenbank hinterlegt werden, muss nicht einmal ein alphanumerischer Code verwendet werden. Deshalb können die Daten bzw. Information über das Werkzeug rein binär abgespeichert werden. Dies hat außerdem den Vorteil, dass die Werkzeuge codiert beschrieben werden und sie somit vor Nachahmungen/Fälschungen geschützt werden können.
Es kann zum Beispiel ein 40 bit Code verwendet werden. Mit 40 Bit lassen sich 1.099.511.628.000 unterschiedliche Zustände abspeichern. Ohne Prüfziffer oder sonstige Sicherheitsfeatures ist das eine 13-stellige Zahl. Bei Verwendung üblicher Umwandlungen kann dezimal 549.755.813.900 abgespeichert werden. Eine Anzahl an Werkzeugen liegt deutlich unter dieser Zahl, zum Beispiel kleiner 5000 Werkzeuge oder kleiner als 1000 Werkzeuge bzw. Werkzeugtypen. Die Lotnummer kann 8-stellig sein. Es können somit 5496 verschiedene Werkzeuge und 99.999.999 verschiedene Lotnummern abgespeichert werden. Somit kann eine ausreichende Anzahl verschiedener Werkzeuge abgebildet werden.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung muss für das Auslesen des Werkzeuges dieses im Handstück rotiert werden. Das Handstück kann einen Antrieb mit einer Rotationsgeschwindigkeit von ca. 80.000 U/min aufweisen, Das entspricht 1,333 kHz. Der ausgewählte Miniatur Hallsensor kann eine Ausleserate von 20 kHz aufweisen. Bei maximaler Drehzahl von 80.000 U/min lassen sich 15 bit pro Umdrehung erfassen. Die Reduktion auf 10 Bit kann hierbei die Sicherheit beim Auslesen erhöhen. Für die benötigten 40 Bit können vier Spuren erforderlich sein. Mit anderen Rahmenbedingungen lassen sich auch andere Speichermengen erreichen. Die Bandlänge ist bei einem Ringwerkzeug mit einem Radius in einem Bereich von 2 mm bis 3 mm (zum Beispiel 2 bis 2,5mm), insbesondere etwa 2,3 mm oder 2,37 mm und somit einem Umfang von etwa 7mm oder 7,44 mm Umfang, begrenzt. Das Speichervolumen kann durch eine Reduktion der Lesedrehzahl oder eine Erhöhung der Anzahl der Spuren vergrößert werden.
Bei dem Werkzeug kann die erforderliche Anzahl an Artikelnummern und/oder LOTNummern im laufenden Betrieb bei maximaler Drehzahl permanent erfasst werden.
Insbesondere kann ein Aspekt das Beschreiben und Auslesen des Werkzeugs mit Magnetspeicher sein. Das Werkzeug kann eine magnetisierbare Schicht aufweisen. Die Abmessungen der abgewickelten Schicht können in etwa 8 mm breit und etwa 7 mm, zum Beispiel 7,44 mm, lang/hoch sein. Die Magnetschicht kann bei der Produktion vierspurig mit einem binären Code beschrieben werden. Jede Spur kann dabei 10 Bit enthalten. Das entspricht einer Speicherdichte von 1,34 bit/mm. Jede Spur kann weniger als oder maximal 20 bit (oder 15 bit oder 10 bit) enthalten. Das ist viel weniger als bei üblichen Bandgeräten, wodurch die Lesesicherheit erhöht werden kann. Die Spurbreite kann 1 mm und der Spurabstand (Mitte-Mitte) 2 mm betragen. Diese Werte sorgen ebenfalls für eine hohe Lesesicherheit.
In die Distanzhülse des Handstücks können die vier Hallsensoren integriert sein. Deren axialer Abstand kann genau der Spurbreite oder dem Spurabstand entsprechen. Um Platz zu sparen, können die Sensoren gegenüber und versetzt angeordnet sein. Zum Beispiel sind jeweils zwei Hallsensoren axial entlang der Hülse an einem Innenmantel derselben angeordnet. Weiter können die jeweils anderen zwei Hallsensoren auf einer gegenüberliegenden Innenseite der Hülse parallel zu den jeweils zwei Hallsensoren angeordnet sein. Ferner können die Paare von Hallsensoren auch in einem Bereich zwischen 90° und 180°, zum Beispiel zwischen 100° und 170° oder 110° und 160°, entlang einer Innenumfangsrichtung versetzt zueinander angeordnet sein.
Die in axialer Richtung entlang der Hülse nebeneinander angeordneten Hallsensoren können dabei ein Paar bilden. Die Paare können jeweils die Spuren 1 und 3 bzw. 2 und 4 bei vier nebeneinanderliegenden Spuren auslesen.
Ein (kürzester) Abstand der auf dem Werkzeug angeordneten Magnetschicht zu den jeweiligen Hallsensoren kann weniger als 0,1 mm betragen, zum Beispiel weniger als 0,05 mm. Der Abstand kann dabei größer als 10µm sein. Dies kann dann gelten, wenn das Werkzeug bzw. der entsprechende Teil davon in dem Fräshandstück aufgenommen wurde und das Fräshandstück betriebsbereit oder im Betrieb ist.
Damit die Magnetspeicherausleseeinrichtung zusammen mit dem Werkzeug in der Distanzhülse untergebracht werden können, können Ausbrüche, auch Aussparungen hierin genannt, vorgesehen sein, um die entsprechenden Hallsensoren darin einzulassen und den Innenraum für den aufzunehmenden Teil des Werkzeugs zu vergrößern bzw. einen Abstand zwischen Hallsensor(en) und dem aufzunehmenden Teil des Werkzeugs anzupassen. Bei Anordnen der Hallsensoren an einer Innenwand der Distanzhülse kann zum Beispiel kein Abstand zwischen dem aufzunehmenden Teil des Werkzeugs und den Hallsensoren vorhanden sein. Die Ausbrüche in der Seitenwand der Hülse können dafür Abhilfe schaffen. Auf einer Außenseite (auf dem Außenmantel) der Hülse können die Leiterbahnen eingelassen sein.
Die Distanzhülse kann ferner auf der Innenseite (auf dem Innenmantel) der Hülse die Verschaltung der einzelnen Bauteile der Magnetspeicherausleseeinrichtung enthalten. Über kleine Bohrungen können diese mit den Leiterbahnen, auch Signalleitungen hierin genannt, auf der Außenseite verbunden sein.
Die verwendeten Hallsensoren können eine Baugröße von etwa 0,95 x 1,4 x 3,04 mm (Gehäuse) aufweisen. Dies kann ein Standard SMD Bauteil sein. Neben dem Hallsensor kann ein Kondensator mit zum Beispiel einer Kapazität von 10 nF vorgesehen sein. Dieser kann die Abmessungen 0,5 x 0,5 x 1 mm aufweisen.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann eine Integration der Hallsensoren und Kondensatoren vorgesehen sein. Für die Montage kann es erforderlich sein, dass die Anschlusspins der Hallsensoren leicht gebogen werden, damit sie den Außendurchmesser der Distanzhülse nicht überschreiten. Die Kondensatoren passen aufgrund ihrer kleinen Bauform auf die Innenseite der Distanzhülse, beispielweise ohne Ausbrüche/Aussparungen. Insbesondere kann es erforderlich sein, dass die Kondensatoren so dicht wie möglich an den jeweiligen Hallsensor angeordnet/angebunden sind. Dies kann durch die Positionierung auf der Innenseite realisiert werden. Zum Beispiel kann ein Leitungsabschnitt zwischen dem jeweiligen Kondensator und Hallsensor weniger als 3 mm (oder 2mm oder 1mm) betragen. Der Kondensator kann zwischen VCC und GND geschaltet sein. Hierdurch kann die Versorgungsspannung VCC vorgehalten/geglättet werden.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann ein Verfahren bereitgestellt sein, insbesondere die Montage der Magnetspeicherausleseeinrichtung. Für die Montage, auch SMT (englisch für: surface mounted technique) genannt, der Bauteile der Magnetspeicherausleseeinrichtung kann die SMD-Technik verwendet werden. Die Bauteile können mittels einer Vorrichtung in Position gehalten werden und anschließend im Ofen oder mittels Heißluft verlötet werden. Zum besseren Schutz der elektronischen Bauteile kann der Innenraum der Distanzhülse gegossen oder vergossen werden. Anschließend kann der Klebekern (Platzhalter für den Werkzeugschaft) wieder entfernt werden. Dadurch wird die Isolation verbessert und die Lebensdauer der Bauteile erhöht. Der Werkzeugschaft kann der zur Aufnahme in der Hülse vorgesehene Teil des Werkzeugs mit oder ohne dem Magnetspeicher sein. Insbesondere kann der Magnetspeicher so in eine Ausnehmung/Vertiefung des zur Aufnahme in der Hülse vorgesehenen Teils des Werkzeugs eingebracht oder angeordnet werden, dass der Magnetspeicher mit dem Werkzeug, d.h. dessen Umfangsoberfläche fluchtet bzw. beide Umfänge gleich sind.
Varianten der Magnetspeicherausleseeinrichtung können sein:

- eine Reduktion auf eine Magnetspur und somit nur einen Hallsensor,
- eine Erweiterung auf 5 bis N Magnetspuren (N als natürliche Zahl) und entsprechend viele Hallsensoren und/oder
- eine Verwendung eines speziellen „Miniatur-Tonkopfes“ anstelle eines Hallsensors.

Folgende vier Varianten des Werkzeuges bzw. des Magnetspeichers können vorgesehen sein:

- Variante 1: Werkzeug mit aufschiebbarem Magnetspeicher. Für eine einfachere Montage kann es vorteilhaft sein, den Magnetspeicher aufschiebbar zu gestalten.
- Variante 2: Werkzeug mit Draht-Magnetspeicher. Um eine stärkere Magnetisierung zu erreichen kann ein magnetisierter Draht verwendet werden. Jeder Drahtring kann dabei einer Spur entsprechen. Die magnetisierten Bits können entlang des Drahtrings verteilt angeordnet sein, zum Beispiel in gleichmäßigen Abständen.
- Variante 3: Werkzeug mit Miniaturmagneten in Zylinderform. Eine noch stärkere Magnetisierung kann mit einzelnen magnetisierten Drahtstücken oder mit kleinen Dauermagneten ermöglicht werden. Diese werden entweder eingepresst oder eingeklebt. Bei Drahtstückchen können alle Löcher befüllt sein. Die Magnetisierung erfolgt dann über ein Schreibgerät. Das Schreibgerät kann in der Lage sein, die Magnetisierung entsprechend der Information über das Werkzeug anzupassen / zu verändern. Bei Dauermagneten werden nur die Löcher gemäß den „Einer-Bits“ gefüllt. Die übrigen Löcher „Null-Bits“ bleiben leer oder sind mit dem Schutzlack befüllt.
- Variante 4: Werkzeug mit Miniaturmagneten in Kugelform. Kugelförmige Dauermagneten lassen sich einfacher montieren, da keine Ausrichtung erforderlich ist. Die gezielte Ausrichtung der einzelnen Magnetpole kann durch außen angebrachte Magnete (Permanent/Elektro) mit einer Montagevorrichtung erfolgen. Die Fixierung erfolgt mittels Klebstoffes. Wie bei der voran genannten Variante werden nur die „Einer-Bits“ befüllt. Somit kann entlang des Umfangs ein BitMuster mittels Magnetisierung erstellt werden.

Es ist dem Fachmann klar, dass die hierin dargelegten Erklärungen unter Verwendung von Hardwareschaltungen, Softwaremitteln oder einer Kombination davon implementiert sein/werden können. Die Softwaremittel können im Zusammenhang stehen mit programmierten Mikroprozessoren oder einem allgemeinen Computer, einer ASIC (Englisch: Application Specific Integrated Circuit; zu Deutsch: anwendungsspezifische integrierte Schaltung) und/oder DSPs (Englisch: Digital Signal Processors; zu Deutsch: digitale Signalprozessoren).
Beispielsweise kann die Verarbeitungseinheit, die Auswerteeinheit, die Motoreinheit, die Steuereinheit, das Schreibgerät, die Magnetspeicherausleseeinrichtung und/oder das chirurgische Instrument selbst teilweise als ein Computer, eine Logikschaltung, ein FPGA (Field Programmable Gate Array; zu Deutsch: im Feld programmierbare Logik-Gatter-Anordnung), ein Prozessor (beispielsweise umfassend einen Mikroprozessor, einen Mikrocontroller (µC) oder einen Vektorprozessor)/Core (zu Deutsch: Hauptspeicher, kann in dem Prozessor integriert sein beziehungsweise von dem Prozessor verwendet werden)/CPU (Englisch: Central Processing Unit; zu Deutsch: zentrale Prozessoreinheit; wobei mehrere Prozessorkerne möglich sind), eine FPU (Englisch: Floating Point Unit; zu Deutsch: Gleitkommaprozessoreinheit), eine NPU (Englisch: Numeric Processing Unit; zu Deutsch: Numerische Prozessoreinheit), eine ALU (Englisch: Arithmetic Logical Unit; zu Deutsch: arithmetisch-logische Einheit), ein Koprozessor (zusätzlicher Mikroprozessor zur Unterstützung eines Hauptprozessors (CPU)), eine GPGPU (Englisch: General Purpose Computation on Graphics Processing Unit; zu Deutsch: Allzweck-Berechnung auf Grafikprozessoreinheit(en)), ein Parallelrechner (zum gleichzeitigen Ausführen, unter anderem auf mehreren Hauptprozessoren und/oder Grafikprozessoren, von Rechenoperationen) oder ein DSP realisiert sein.
Auch wenn einige der voranstehend beschriebenen Aspekte in Bezug auf das chirurgische Instrument beschrieben wurden, so können diese Aspekte auch auf das Werkzeug zutreffen. Genauso können die voranstehend in Bezug auf das Werkzeug beschriebenen Aspekte in entsprechender Weise auf das chirurgische Instrument zutreffen.
Heißt es vorliegend, dass eine Komponente mit einer anderen Komponente „verbunden ist“ oder damit „in Verbindung steht“, kann dies heißen, dass sie damit unmittelbar verbunden ist; hierbei ist aber anzumerken, dass eine weitere Komponente dazwischenliegen kann. Heißt es andererseits, dass eine Komponente mit einer anderen Komponente „unmittelbar verbunden“ ist, ist darunter zu verstehen, dass dazwischen keine weiteren Komponenten vorhanden sind.
Figurenliste
Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe von Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

1a eine schematische Darstellung eines chirurgischen Instruments;
1b eine schematische Darstellung eines Werkzeugs in einer ersten Perspektive;
1c eine schematische Darstellung eines Werkzeugs in einer zweiten Perspektive;
2a eine schematische Darstellung einer ersten Variante einer Benutzerschnittstelle mit Angaben;
2b eine schematische Darstellung einer zweiten Variante einer Benutzerschnittstelle;
2c eine schematische Darstellung einer dritten Variante einer Benutzerschnittstelle;
3 eine schematische Darstellung einer Hülse eines chirurgischen Instruments;
4a eine schematische Darstellung eines Werkzeugs mit Magnetspeicher in einer ersten Perspektive;
4b eine schematische Darstellung eines Werkzeugs mit Magnetspeicher in einer zweiten Perspektive;
4c eine schematische Darstellung eines Werkzeugs mit Magnetspeicher in einer dritten Perspektive;
5a eine schematische Darstellung eines chirurgischen Instruments mit Werkzeug im Längsschnitt;
5b eine schematische Darstellung einer Hülse eines chirurgischen Instruments mit Werkzeug im Längsschnitt;
5c eine schematische Darstellung eines Teils einer Hülse eines chirurgischen Instruments mit aufgenommenem Werkzeug im Längsschnitt;
6 eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch ein chirurgisches Instrument mit aufgenommenem Werkzeug;
7 eine schematische Darstellung eines Magnetbands;
8 eine schematische Darstellung einer Tabelle magnetischer Speicher mit typischen Daten;
9 eine schematische Darstellung eines Magnetspeichers im Zusammenspiel mit Magnetometern innerhalb der Hülse eines chirurgischen Instruments;
10a eine schematische Darstellung einer Hülse mit Aussparrungen und Signalleitungen in einer ersten Perspektive;
10b eine schematische Darstellung einer Hülse mit Aussparrungen und Signalleitungen in einer zweiten Perspektive;
11a eine schematische Darstellung eines Hallsensors als SMD Bauteil;
11b eine schematische Darstellung eines Kondensators als SMD Bauteil;
12 eine schematische Darstellung einer Hülse mit Hallsensoren und Kondensatoren;
13 eine schematische Darstellung eines Längsschnitts einer Hülse mit Hallsensoren und Kondensatoren;
14 eine schematische Darstellung einer ersten Variante eines Werkzeugs mit Magnetspeicher;
15a eine schematische Darstellung einer zweiten Variante eines Werkzeugs mit Magnetspeicher in einer ersten Perspektive;
15b eine schematische Darstellung einer zweiten Variante eines Werkzeugs mit Magnetspeicher in einer zweiten Perspektive;
15c eine schematische Darstellung einer zweiten Variante eines Werkzeugs mit Magnetspeicher in einer dritten Perspektive;
15d eine schematische Darstellung einer zweiten Variante eines Werkzeugs mit Magnetspeicher in einer vierten Perspektive;
16a eine schematische Darstellung einer dritten Variante eines Werkzeugs mit Magnetspeicher in einer ersten Perspektive;
16b eine schematische Darstellung einer dritten Variante eines Werkzeugs mit Magnetspeicher in einer zweiten Perspektive;
16c eine schematische Darstellung einer dritten Variante eines Werkzeugs mit Magnetspeicher in einer dritten Perspektive;
16d eine schematische Darstellung einer dritten Variante eines Werkzeugs mit Magnetspeicher in einer vierten Perspektive;
16e eine schematische Darstellung einer dritten Variante eines Werkzeugs mit Magnetspeicher in einer vierten Perspektive;
16f eine schematische Darstellung einer dritten Variante eines Werkzeugs mit Magnetspeicher in einer vierten Perspektive;
16g eine schematische Darstellung einer dritten Variante eines Werkzeugs mit Magnetspeicher in einer vierten Perspektive;
17a eine schematische Darstellung einer vierten Variante eines Werkzeugs mit Magnetspeicher in einer ersten Perspektive;
17b eine schematische Darstellung einer vierten Variante eines Werkzeugs mit Magnetspeicher in einer zweiten Perspektive; und
17c eine schematische Darstellung einer vierten Variante eines Werkzeugs mit Magnetspeicher in einer dritten Perspektive.

Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Merkmale der einzelnen Ausführungsformen können untereinander ausgetauscht werden.
Darüber hinaus können hier räumlich relative Begriffe, wie etwa „darunter befindlich“, „unter“, „untere(r)“/„unteres“, „darüber befindlich“, „obere(r)“/„oberes“, „links“, „linke(r)/linkes“, „rechts“, „rechte(r)/rechtes“ und dergleichen, zur einfachen Beschreibung der Beziehung eines Elements oder einer Struktur zu einem oder mehreren anderen Elementen oder Strukturen verwendet werden, die in den Figuren dargestellt sind. Die räumlich relativen Begriffe sollen zusätzlich zu der in den Figuren dargestellten Orientierung andere Orientierungen des in Gebrauch oder in Betrieb befindlichen Bauelements umfassen. Das Bauelement kann anders ausgerichtet werden (um 90 Grad gedreht oder in einer anderen Orientierung), und die räumlich relativen Deskriptoren, die hier verwendet werden, können ebenso entsprechend interpretiert werden.
Figurenbeschreibung
Das chirurgische Instrument und das Werkzeug werden nun anhand von Ausführungsformen beschrieben.
Das grundsätzliche Prinzip der vorliegenden Erfindung basiert auf dem Halleffekt, der in einem stromdurchflossenen elektrischen Leiter (bereitgestellt durch eine Versorgungsspannung Vcc und Masse GND) auftritt, der sich in einem Magnetfeld befindet, wobei sich ein elektrisches Feld aufbaut, das zur Stromrichtung und zum Magnetfeld senkrecht steht und das die auf die Elektronen wirkende Lorentzkraft kompensiert.
Hierfür wird vorliegend eine Magnetspeicherausleseeinrichtung in einer Hülse 4 eines chirurgischen Instruments 1 bereitgestellt. Gleichzeitig wird ein Werkzeug 2 bereitgestellt, welches eine Magnetspeicherschicht 8 aufweist, die einen Umfang des Werkzeugs 2 bildet bzw. um den Werkzeugschaft 16 herum angeordnet ist, der während einer Betätigung des chirurgischen Instruments 1 durch Eingiff mit einer Motoreinheit des chirurgischen Instruments 1 rotiert. Die Magnetspeicherschicht 8 weist eine Information über Typ/Art des Werkzeugs 2 in Form von Magnetisierung auf, ähnlich einem Tonband. Bei Drehung der Magnetspeicherschicht 8 im Einklang mit der Rotation des Werkzeugs 2, wird die Magnetspeicherschicht 8 an der Magnetspeicherausleseeinrichtung, zum Beispiel in Form von Hallsensoren 12, vorbeigeführt. Basierend auf dem Halleffekt wird nun in der Magnetspeicherausleseeinrichtung aufgrund des durch die Drehung der Magnetspeicherschicht 8 hervorgerufenen veränderlichen elektrischen bzw. magnetischen Felds eine Spannung in Form eines (Spannungs-)Signals induziert. Dieser Vorgang kann auch als Auslesen hierein bezeichnet sein. Dieses Spannungssignal wird dann über Signalleitungen 13 an eine Auswerteeinheit weitergeleitet, die die dem Spannungssignal zugrundeliegende Information über das Werkzeug 2 verarbeitet und diese schließlich dem Benutzer des chirurgischen Instruments 1 über eine Benutzerschnittstelle zugänglich machen kann.
1a zeigt eine schematische Darstellung eines chirurgischen Instruments 1 in Form eines Fräshandstücks zur Aufnahme eines in 1 b und 1c in zwei verschiedenen Perspektiven gezeigten Werkzeugs 2. Insbesondere kann die vorliegende Offenbarung dem Zweck dienlich sein, bei Betätigung des Fräshandstücks eines damit verbundenen Fußpedals (nicht gezeigt) zu erkennen, um welchen Typ/Art des Werkzeugs 2 es sich handelt.
Das chirurgische Instrument 1 sowie das Werkzeug 2 weisen jeweils drei wesentliche Abschnitte auf. Das chirurgische Instrument 1 weist hierbei einen Verbindungsabschnitt 1 zum Anbinden des Handstücks an die entsprechenden elektronischen Geräte wie Steuereinheit und Benutzerschnittstelle auf, eine Motoreinheit 1 zum Bereitstellen des Antriebs für das entsprechende Werkzeug, welches mit der Werkzeugschnittstelleneinheit 1 verbunden ist, die auch die hierin verwendete Hülse, im Speziellen Distanzhülse, beinhaltet.
Das Werkzeug 2 weist hierbei einen Griffabschnitt 2, einen Schaftabschnitt 2 und zumindest ein Arbeitsende/Effektor 2 auf. Insbesondere kann der Griffabschnitt 2 des Werkzeugs 2 ausgebildet sein, mit der Werkzeugschnittstelleneinheit 1 bzw. der Distanzhülse so zusammenzuwirken, dass diese beiden Elemente formschlüssig oder kraftschlüssig verbunden sind.
Weitere Einzelheiten und Aspekte sind in Verbindung mit den vor- oder nachstehend beschriebenen Ausführungsformen erwähnt. Die in 1a, 1 b und 1c gezeigte Ausführungsform kann ein oder mehrere optionale zusätzliche Merkmale aufweisen, die einem oder mehreren Aspekten entsprechen, die in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Konzept oder nachstehend in Bezug auf 2a - 17c beschriebenen Ausführungsformen erwähnt sind.
2a, 2b und 2c zeigen verschiedene Varianten einer Benutzerschnittstelle, die dazu dient, dem Benutzer die entsprechenden Informationen über das verwendete Werkzeug 2 mitzuteilen. Diese Benutzerschnittstellen können jeweils drahtlos oder drahtgebunden mit dem chirurgischen Instrument 1 in Kommunikation stehen bzw. mit diesem verbunden sein.
Insbesondere wird hierdurch eine Werkzeugerkennung bereitgestellt, die mittels Datenübertragung an Peripheriegeräte wie der Benutzerschnittstelle weitergegeben wird und dem Endkunden, also dem Benutzer, ausgewählte Daten in Bezug auf die von der Magnetspeicherausleseeinrichtung ausgelesene Information angezeigt werden. Gleichzeitig können weitere Daten geloggt und weiterverarbeitet werden. Diese Daten können bereits auf einem der Benutzerschnittstelle zugewiesenen Datenträger bereits vorliegen oder aktualisiert werden. Die hierin genannten Daten und Information über das Werkzeug 2 können insbesondere eine Artikelnummer, eine Losnummer, eine Chargennummer, ein Mindesthaltbarkeitsdatum, ein Verfallsdatum oder maximales Verwendungsdatum, Material, Abmessungen und Geometrien, Verwendungszweck, bisherige Verwendungen und Verwendungsdauer, Lagerbestände, etc. sein.
Ferner kann die ausgelesene Information dem Benutzer des Werkzeugs 2 dargestellt werden. Alternativ oder zusätzlich können aus der ausgelesenen Information Daten des Werkzeugs 2 gespeichert und/oder an den Anbieter des Werkzeugs 2 geleitet werden. Die genannten Vorgänge laufen vorzugsweise automatisch ab, so dass die Daten insbesondere automatisch dargestellt und/oder weitergeleitet und/oder in einer Datenbank gespeichert werden können.
Ein Benutzer kann somit im Rahmen einer Verwendung eines bestimmten medizintechnischen Werkzeugs wie dem chirurgischen Instrument 1 sicher, einfach, schnell und insbesondere automatisch Informationen darüber erhalten, welches Werkzeug 2 er gerade nutzt oder zu nutzen beabsichtigt und/oder mit dem chirurgischen Instrument 1 verbunden ist, ohne dazu extra ein Label oder eine Verpackung sichten zu müssen. Insbesondere kann ein Benutzer automatisch und einfach erkennen, ob das verwendete chirurgische Instrument 1 für eine betreffende Anwendung geeignet oder ungeeignet ist, indem er dieses einmal betätigt.
Ferner kann der Benutzer einfach und ohne dazu eine Inventur durchführen zu müssen, feststellen, welche Bestände des betreffenden Werkzeugs 2 sich noch an seinem Lager (ggf. Konsignationslager) befinden.
Zusammenfassend kann eine automatische Erkennung, des jeweilig verwendeten Werkzeugs 2, insbesondere des jeweils mit dem chirurgischen Instrument 1 in Eingriff gebrachten Werkzeugs 2, ermöglicht werden. Außerdem kann eine besonders einfache und weitgehend fehlersichere Pflege und/oder Übermittlung von mit dem Werkzeug 2 verknüpften Daten ermöglicht werden.
Somit bietet das hierin bereitgestellte chirurgische Instrument 1 eine direkte, automatisierte Werkzeugerkennung sowohl für einen Benutzer als auch für einen Anbieter (Supply Chain Management (SCM), Service, Fehleranalyse). Außerdem bietet es eine Übermittlung von beliebig vielen weiteren Daten an den Benutzer und/oder den Anbieter. Ebenfalls können hierdurch produktbezogene Daten automatisiert und zeitnah in einer Patientenakte vermerkt werden.
Weitere Einzelheiten und Aspekte sind in Verbindung mit den vor- oder nachstehend beschriebenen Ausführungsformen erwähnt. Die in 2a, 2b und 2c gezeigte Ausführungsform kann ein oder mehrere optionale zusätzliche Merkmale aufweisen, die einem oder mehreren Aspekten entsprechen, die in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Konzept oder einen oder mehreren vorstehend (z. B. 1) oder nachstehend (z. B. 3 - 17c) beschriebenen Ausführungsformen erwähnt sind.
3 zeigt eine schematische Darstellung einer Hülse 4 eines chirurgischen Instruments 1. Wie in 3 gezeigt weist die Hülse 4 eine Aufnahmeöffnung 6 für das Werkzeug 2 auf, welches von links in die Hülse 4 hineingeschoben werden kann. Das Werkzeug 2 kann bis zu einer Befestigungsvorrichtung 7 in die Hülse 4 hineingeschoben werden. An der Befestigungsvorrichtung 7 kann das Werkzeug 2 bzw. der Griffabschnitt 2 mit der Hülse lösbar verbunden werden. Diesbezüglich bildet die Befestigungsvorrichtung 7 zumindest einen Teil der Werkzeugschnittstelleneinheit 1 oder ist diese. Links neben der Befestigungsvorrichtung 7 ist ein Kugellager 5. Noch weiter links ist die für die vorliegende Erfindung entscheidende Magnetspeicherausleseeinrichtung in der Hülse angeordnet. Weiter links ist ein weiteres Kugellager 3 angeordnet. Die Kugellager 3 und 5 können auch allgemein Wälzlager sein. Der Zweck der beiden Kugellager links 3 und rechts 5 neben dem Abschnitt der Hülse 4 mit der Magnetspeicherausleseeinrichtung ist eine Fixierung der als Achse bzw. als Welle fungierende Teil des in die Hülse 4 aufgenommenen Werkzeugs 2. Die beiden Kugellager links 3 und rechts 5 können radiale und/oder axiale Kräfte aufnehmen und gleichzeitig die Rotation der Achse/Welle des in die Hülse 4 aufgenommenen Teils des Werkzeugs 2 ermöglichen. Insbesondere ist die Magnetspeicherausleseeinrichtung so miniaturisiert, dass der zur Aufnahme in die Hülse 2 vorgesehene Teil des Werkzeugs 2 einen Abstand aufweist.
Weitere Einzelheiten und Aspekte sind in Verbindung mit den vor- oder nachstehend beschriebenen Ausführungsformen erwähnt. Die in 3 gezeigte Ausführungsform kann ein oder mehrere optionale zusätzliche Merkmale aufweisen, die einem oder mehreren Aspekten entsprechen, die in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Konzept oder einen oder mehreren vorstehend (z. B. 1 - 2c) oder nachstehend (z. B. 4a - 17c) beschriebenen Ausführungsformen erwähnt sind.
4a, 4b und 4c zeigen verschiedene Ansichten eines Werkzeugs 2 mit Magnetspeicher 8. Der Magnetspeicher 8 umgibt das in 4a, 4b und 4c gezeigte Werkzeug 2 dermaßen, dass eine Oberfläche des Werkzeugschafts stetig auf eine Oberfläche des Magnetspeichers 8 übergeht. Hierfür kann eine Vertiefung mit einer vorbestimmten Breite entlang des Umfangs vorgesehen sein, in die der Magnetspeicher 8 eingepasst werden kann. Speziell kann diese Vertiefung größer als 0,1 mm und kleiner als 0,4 mm sein.
Der Magnetspeicher 8 kann wahlweise wie folgt ausgebildet werden.
In die Vertiefung kann zuerst ein Magnetschichtträger 11 aufgetragen werden. Auf diesen Magnetschichtträger 11 wird dann eine Oxidschicht 10 als Magnetschicht aufgetragen. Abschließend wird zum Schutz der Magnetschicht 10 ein Schutzlack 9 aufgetragen. Die Schichtdicken dieser drei Lagen 9, 10, 11 können hierbei variieren. Die Gesamtschichtdicke aller drei Lagen kann dabei einer Tiefe der Vertiefung entsprechen, um somit eine im Wesentlichen glatte Oberfläche des Werkzeugs 2 bereitzustellen.
Die Funktionalität des Magnetspeichers ist unabhängig vom Material des Werkzeugs. Der Schaft des Werkzeugs 2 bzw. das Werkzeug 2 selbst kann aus ferromagnetischem - und nicht ferromagnetischem Material sein.
Weitere Einzelheiten und Aspekte sind in Verbindung mit den vor- oder nachstehend beschriebenen Ausführungsformen erwähnt. Die in 4a, 4b und 4c gezeigte Ausführungsform kann ein oder mehrere optionale zusätzliche Merkmale aufweisen, die einem oder mehreren Aspekten entsprechen, die in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Konzept oder einen oder mehreren vorstehend (z. B. 1 - 3) oder nachstehend (z. B. 5a - 17c) beschriebenen Ausführungsformen erwähnt sind.
5a, 5b und 5c zeigen ein chirurgisches Instrument 1 mit einem darin aufgenommenen Werkzeug 2. Insbesondere zeigt 5a eine schematische Darstellung eines chirurgischen Instruments 1 mit Werkzeug 2 im Längsschnitt. 5b zeigt eine schematische Darstellung einer Hülse 4 eines chirurgischen Instruments 1 mit Werkzeug 2 im Längsschnitt. 5c zeigt eine schematische Darstellung eines Teils einer Hülse 4 eines chirurgischen Instruments 1 mit aufgenommenem Werkzeug 2 im Längsschnitt.
Speziell können beim Betrieb des chirurgischen Instruments 1 mit eingebrachtem Werkzeug 2, der Magnetspeicher 8 so mit der Magnetspeicherausleseeinrichtung zusammenwirken, dass eine Information mittels der Magnetspeicherausleseeinrichtung an die in 2a, 2b und 2c gezeigten Benutzerschnittstellen ausgegeben werden kann. Insbesondere weist die Magnetspeicherausleseeinrichtung, wie in 5c gezeigt, mehrere Hallsensoren 12 auf. So können beispielsweise die Hallsensoren 12 zumindest einen Teil der Magnetspeicherausleseeinrichtung bilden oder als diese bezeichnet werden. Die Hallsensoren 12 sind zueinander so versetzt, dass sie eine unterschiedliche auf dem Magnetspeicher 8 des Werkzeugs 2 befindliche Spur auslesen können. Hierzu benötigen die Hallsensoren 12 lediglich eine Versorgungsspannung Vcc. Diese Versorgungsspannung Vcc kann durch vorgeschaltete Kondensatoren 15 geglättet werden. Die Kondensatoren 15 können ebenfalls Teil der Magnetspeicherausleseeinrichtung sein oder sie zusammen mit den Hallsensoren 12 bilden.
Bei Rotation des Werkzeugschafts dreht sich der Magnetspeicher 8 in Rotationsrichtung mit. Diese Rotation kann über ein Fußpedal, das direkt oder indirekt mit dem chirurgischen Instrument in Verbindung steht, ausgelöst werden. So entsteht ein zeitlich veränderliches Magnetfeld entsprechend einer Magnetisierung auf dem Magnetspeicher 8. Diese Magnetfeldänderungen enthalten die Information über das Werkzeug 2 und können über den Hallsensoren 12 in Form von Spannungsänderungen aufgenommen bzw. ausgelesen werden. Diese Spannungsänderungen können auch als Spannungssignale verstanden werden, die die Information über das Werkzeug 2 in Form von Spannungszuständen enthalten. Ein Signalausgang der Hallsensoren 12 kann jeweils mit einer Signalleitung 13 der Hülse 4 so verbunden sein, dass eine Signalweiterleitung an eine Verarbeitungseinheit bzw. Auswerteeinheit extern oder intern von dem chirurgischen Instrument 1 erfolgen kann.
Daraufhin kann eine der Benutzerschnittstellen, wie sie in den 2a, 2b und 2c gezeigt ist, mit der notwendigen Information über das Werkzeug 2 gespeist werden und somit dem Benutzer des chirurgischen Instruments 1 mitgeteilt werden.
Weitere Einzelheiten und Aspekte sind in Verbindung mit den vor- oder nachstehend beschriebenen Ausführungsformen erwähnt. Die in 5a, 5b und 5c gezeigte Ausführungsform kann ein oder mehrere optionale zusätzliche Merkmale aufweisen, die einem oder mehreren Aspekten entsprechen, die in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Konzept oder einen oder mehreren vorstehend (z. B. 1 - 4c) oder nachstehend (z. B. 6 - 17c) beschriebenen Ausführungsformen erwähnt sind.
6 zeigt eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch ein chirurgisches Instrument 1 mit aufgenommenem Werkzeug 2. Das chirurgische Instrument 1 weist ein die Hülse 4 umgebendes Schaftrohr 14 auf. Die Signalleitungen 13 sind in der Hülse 4 oder in dem Schaftrohr 14 mit einem ersten Durchmesser 18 untergebracht bzw. eingelassen. Der erste Durchmesser 18 kann in einem Bereich von 5 bis 6 mm, insbesondere etwa 5,6 mm, sein. Damit die Signalleitungen 13 nicht kurzgeschlossen werden, muss die Hülse 4 bzw. das Schaftrohr 14 aus einem nichtleitenden Material sein, zum Beispiel Keramik. Damit die Signalleitungen 13 in den Innenraum bzw. den Innenmantel der Hülse 4 gelangen, sind Bohrungen (nicht gezeigt) vorgesehen, die die Signalleitungen 13 auf den Innenmantel der Hülse 4 weiterführen. Auf der Innenseite bzw. dem Innenmantel werden diese dort aufgebrachten Signalleitungen 13 mit den Bauelementen der Magnetspeicherausleseeinrichtung, insbesondere den Kondensatoren 15 und den Hallsensoren 12, verbunden. Diese Verbindung kann eine Lotverbindung auf dem Innenmantel der Hülse 4 sein. Im Beispiel der 6 sind jeweils zwei Hallsensoren 12 und 12.2 auf der linken Innenseite der Hülse 4 und zwei Hallsensoren 12 und 12.4 auf der rechten Innenseite der Hülse 4 angeordnet. Die Kondensatoren 15 stehen in unmittelbarer elektrischer Verbindung zu den Hallsensoren 12 und glätten das Eingangssignal der Versorgungsspannung Vcc.
In dem Raum zwischen den Bauelementen der Magnetspeicherausleseeinrichtung ist der Werkzeugschaft 16 des Werkzeugs 2 angeordnet. 6 stellt somit den Fall während des Betriebs oder kurz vor dem Betrieb dar. Wie in 6 zu sehen ist, sind die Hallsensoren 12 in die Hülsenwand eingelassen, damit der Werkzeugschaft 16 in die Hülse 4 hineinpasst. Ein Durchmesser des Werkzeugschafts 16 kann in einem Bereich von 2 bis 3 mm liegen, insbesondere etwa 2,37 mm. Die Hallsensoren 12 können hierbei so angeordnet sein, dass sie nicht über einen Außendurchmesser der Hülse 4 hinausragen.
Die einzelnen Signalleitungen 13 können unterschiedliche Funktionen aufweisen und sind nicht auf die Anzahl sechs, wie in 6 gezeigt, beschränkt. Zumindest eine Signalleitung 13 ist für die Versorgungsspannung Vcc vorgesehen. Bei erhöhtem Strombedarf können auch mehrere Signalleitungen 13 für die Versorgungsspannung Vcc vorgesehen sein. Insbesondere kann sich hierdurch auch der Masseanschluss GND definieren. Im Falle einer Versorgungsspannung Vcc reicht auch ein Masseanschluss GND aus. Bei mehreren Signalleitungen 13 als Versorgungsspannung Vcc kann sich die Anforderung an Signalleitungen 13 für die Masse GND ebenfalls erhöhen. In 6 sind ferner vier Signalleitungen 13 als Kommunikationsleitung für je einen der Hallsensoren 12 gezeigt. Somit können zum Beispiel wenigstens drei Signalleitungen 13 in der Hülse 4 vorhanden sein, um die Funktion des Hallsensors 12 sicherzustellen, insbesondere Energieversorgung und Kommunikation. Bei Vorhandensein weiterer Hallsensoren 12 kann sich die Anzahl an Signalleitungen 13 proportional erhöhen.
Weitere Einzelheiten und Aspekte sind in Verbindung mit den vor- oder nachstehend beschriebenen Ausführungsformen erwähnt. Die in 6 gezeigte Ausführungsform kann ein oder mehrere optionale zusätzliche Merkmale aufweisen, die einem oder mehreren Aspekten entsprechen, die in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Konzept oder einen oder mehreren vorstehend (z. B. 1 - 5c) oder nachstehend (z. B. 7 - 17c) beschriebenen Ausführungsformen erwähnt sind.
7 zeigt eine schematische Darstellung eines Magnetbands. In diesem Beispiel handelt es sich um ein 7-Spur Magnetband mit alphanumerischem 6-Bit Code, der ein Paritätsbit 19 zur Prüfung, zwei Zonenbits 20 und vier numerische Bits 21 aufweist. Beispielhaft kann solch ein Magnetband in Bitausrichtung gemäß dem 6 Bit Code entlang des Umfangs an dem Werkzeug 2 zur Funktion als Magnetspeicher 8 angebracht sein. Hierfür können zum Beispiel DIN-Normen verwendet werden, wie zum Beispiel DIN 66010, 66011, 66013. 8 zeigt diesbezüglich eine schematische Darstellung einer Tabelle magnetischer Speicher mit typischen Daten auf die hierin lediglich beispielhaft verwiesen wird.
Weitere Einzelheiten und Aspekte sind in Verbindung mit den vor- oder nachstehend beschriebenen Ausführungsformen erwähnt. Die in 7 und 8 gezeigte Ausführungsform kann ein oder mehrere optionale zusätzliche Merkmale aufweisen, die einem oder mehreren Aspekten entsprechen, die in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Konzept oder einen oder mehreren vorstehend (z. B. 1 - 6) oder nachstehend (z. B. 9 - 17c) beschriebenen Ausführungsformen erwähnt sind.
9 zeigt eine schematische Darstellung eines Magnetspeichers 8 im Zusammenspiel mit Magnetometern in Form von Hallsensoren 12, 12.2, 12.3, 12.4 innerhalb der Hülse 4 eines chirurgischen Instruments 1. Der Magnetspeicher 8 ist hier exemplarisch flach ausgerollt dargestellt. Speziell sind von unten nach oben (also im Einsatz entlang des Umfangs des Werkzeugs 2) die Anzahl an Bits angegeben. In 9 ist jeweils eine Spur für einen der Hallsensoren 12 so angeordnet, dass diese im Betrieb direkt an dem entsprechenden Hallsensor 12 vorbeirotiert. Die einzelnen Spuren sind exemplarisch mittels Pfeilen dargestellt. Jede Spur enthält in diesem Beispiel 10 Bit.
Die nebeneinanderliegenden Spuren (von links nach rechts) haben einen Mitte zu Mitte Abstand, der dem Mitte zu Mitte Abstand der für diese Spuren vorgesehenen (gegenüberliegenden) Hallsensoren 12 entspricht. Der Mitte zu Mitte Abstand kann dabei zumindest dem Doppelten einer Spurbreite betragen bzw. zumindest dem Doppelten einer Spurbreite entsprechen. Der Mitte zu Mitte Abstand von in axialer Richtung nebeneinanderliegenden Hallsensoren 12 kann zumindest einem Vierfachen einer Spurbreite entsprechen. Die Anzahl an Spuren entspricht hierbei auch der Anzahl an verwendeten Hallsensoren 12. Somit kann einer der Hallsensoren 12 genau für eine der Spuren auf dem Magnetspeicher 8 vorgesehen sein.
Hierbei werden nebeneinanderliegende Spuren platzbedingt nicht von nebeneinanderliegenden Hallsensoren 12, 12.2 bzw. Hallsensoren 12, 12.4 ausgelesen, sondern von gegenüberliegenden Hallsensoren 12, 12.3, bzw. 12.2, 12.4. Dabei müssen die Hallsensoren 12 nicht notwendigerweise an der Innenmantelfläche der Hülse 4 direkt gegenüberliegen, aber entlang der Innenumfangsrichtung der Hülse 4 versetzt zueinander angeordnet sein. Somit können in axialer Richtung nicht nebeneinanderliegende Hallsensoren 12 in Innenumfangsrichtung der Hülse 4 versetzt angeordnet sein. Beispielweise können, wie in 9 gezeigt, Paare von Hallsensoren (12, 12.2; 12.3, 12.4) in Innenumfangsrichtung der Hülse 4 versetzt zueinander angeordnet sein. Die Paare können zum Beispiel direkt gegenüber an einer Innenmantelfläche der Hülse 4 angeordnet sein. Hierbei können die Hallsensoren 12 der jeweiligen Paare von Hallsensoren (12, 12.2; 12.3, 12.4) in axialer Richtung der Hülse 4 hintereinander bzw. nebeneinander angeordnet sein.
Weitere Einzelheiten und Aspekte sind in Verbindung mit den vor- oder nachstehend beschriebenen Ausführungsformen erwähnt. Die in 9 gezeigte Ausführungsform kann ein oder mehrere optionale zusätzliche Merkmale aufweisen, die einem oder mehreren Aspekten entsprechen, die in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Konzept oder einen oder mehreren vorstehend (z. B. 1 - 8) oder nachstehend (z. B. 10a - 17c) beschriebenen Ausführungsformen erwähnt sind.
10a zeigt eine schematische Darstellung einer Hülse 4 mit Aussparrungen 22 und Signalleitungen 13 in einer ersten Perspektive. Dieselbe Hülse 4 ist in einer anderen Perspektive in 10b gezeigt. Die Aussparungen 22 sind dabei Löcher in der Hülse 4 bzw. in der Seitenwand der Hülse 4. Es sind deshalb Löcher als Aussparungen 22 vorgesehen, damit ein Anbringen der Hallsensoren 12 einfach durchgeführt werden kann. Die Löcher sind dabei so groß ausgebildet, dass ein Hauptkörper der jeweiligen Hallsensoren in diese hineinpasst. Direkt neben oder an den Löchern sind Pins zum Verbinden des Hallsensors 12 mit den Signalleitungen 13. Diese Pins sind in weiteren Aussparungen 23 auf einem Außenmantel der Hülse 4 eingebracht. Diese sind nicht als Löcher ausgebildet. Denn die Aussparungen 23 dienen zum elektrischen Verbinden mit den Signalleitungen 13. Dies bedeutet auch ein mechanisches Verbinden zum Beispiel in Form eines Lots, das die jeweiligen Hallsensoren 12 elektrisch und mechanisch mit den Pins in den Aussparungen 23 verbindet.
Die Signalleitungen 13 führen von den Pins der Aussparungen 23 über Bohrungen auf eine Innenmantelfläche der Hülse 4. Dort verlaufen die Signalleitungen 13 in axialer Richtung der Hülse 4 entlang der Innenmantelfläche und in Innenumfangsrichtung der Hülse 4. Weiter führen die Signalleitungen 13 über weitere Bohrungen zu den kanalförmig ausgebildeten Signalleitungen 13, wie in 10b gezeigt. Diese verlaufen nur entlang einer axialen Richtung der Hülse 4, so dass über die Hülse 4 eine Kommunikation des chirurgischen Instruments 1 mit einem Peripheriegerät, zum Beispiel der Auswerteeinheit oder der Benutzerschnittstelle, bereitgestellt wird.
Weitere Einzelheiten und Aspekte sind in Verbindung mit den vor- oder nachstehend beschriebenen Ausführungsformen erwähnt. Die in 10a und 10b gezeigte Ausführungsform kann ein oder mehrere optionale zusätzliche Merkmale aufweisen, die einem oder mehreren Aspekten entsprechen, die in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Konzept oder einen oder mehreren vorstehend (z. B. 1 - 9) oder nachstehend (z. B. 11a - 17c) beschriebenen Ausführungsformen erwähnt sind.
11a zeigt eine schematische Darstellung eines Hallsensors 12 als SMD Bauteil. Der Hallsensor 12 hat drei Anschlüsse, einen Anschluss für die Spannungsversorgung Vcc, einen Anschluss für die Masse GND und einen Spannungssignalausgang. Diese können wahlweise an dem Hallsensor 12 vorgesehen oder voreingestellt sein. Mittels der Anschlüsse kann der Hallsensor 12 mit den Pins der Aussparung 23 in Eingriff gebracht werden. Die Anschlüsse können entsprechend verbogen werden, so dass ein Kraftschluss mit den Aussparungen 23 bzw. mit den Pins der Aussparungen 23 entsteht. Lot kann hierbei zusätzlich aufgebracht werden, um die elektrische und mechanische Verbindung sicherzustellen. In Verbindung mit dem Hallsensor 12 wird ein Kondensator 15 verwendet. Dieser ist in 11b als SMD Bauteil gezeigt. Der Kondensator 15 hat genau zwei Anschlüsse und weist keine Vorzugsrichtung auf. Somit kann der Kondensator 15 auf an der Innenmantelfläche verlaufenden Signalleitungen 23 angebracht bzw. gelötet werden. Die Baugröße, zum Beispiel die Höhe, des Kondensators 15 ist geringer als die Baugröße des Hallsensors 12, zum Beispiel mindestens kleiner als eine Wanddicke der Hülse 4.
12 zeigt der Vollständigkeit halber eine Hülse 4 mit daran angebrachten Hallsensoren 12 und Kondensatoren 15 mit den dazugehörigen Signalleitungen 13. Die Hülse ist ferner im Längsschnitt mit Bauelementen 12 und 15 in 13 gezeigt. Damit die Bauelemente 12, 15 in Ihrer Position bleiben, kann zum einen in einem Ofen oder mittels Heißluft das Löten ausgeführt werden. Zum anderen kann der Innenraum der Hülse 4 mit einem nichtleitenden Material vergossen werden. Hierbei kann ein Dummy-Werkzeug als Abstandhalter für das eigentliche Werkzeug 2 verwendet werden, damit der Raum für dieses beim Vergießen frei bleibt. Hierdurch kann die Lebensdauer der Bauelemente 12, 15 erhöht werden. Das Dummy-Werkzeug kann dabei einen größeren Umfang aufweisen als der Werkzeugschaft des Werkzeugs 2. Dieser Unterschied kann in einem Bereich von 2% bis zu 25% sein Vorzugsweise im Bereich von 10 % bis 20 %.
Weitere Einzelheiten und Aspekte sind in Verbindung mit den vor- oder nachstehend beschriebenen Ausführungsformen erwähnt. Die in 11a, 11b, 12 und 13 gezeigte Ausführungsform kann ein oder mehrere optionale zusätzliche Merkmale aufweisen, die einem oder mehreren Aspekten entsprechen, die in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Konzept oder einen oder mehreren vorstehend (z. B. 1 - 12) oder nachstehend (z. B. 14 - 17c) beschriebenen Ausführungsformen erwähnt sind.
Die 14 bis 17c zeigen verschiedene Ausführungsformen des Werkzeugs 2 mit Magnetspeicher 8.
14 zeigt eine schematische Darstellung einer ersten Variante eines Werkzeugs 2 mit Magnetspeicher 8. Hierbei kann der Magnetspeicher 8 lösbar mit dem Werkzeug 2 verbunden sein/werden, in Form einer Magnetspeicherhülse 81. Somit können Werkzeug 2 und Magnetspeicher 8 separat geliefert werden. Hierbei kann der Magnetspeicher 8 als Teil des Werkzeugs 2 angesehen werden. Das Werkzeug 2 kann hierbei so angepasst sein, dass ein für den Magnetspeicher 8 vorgesehener Teil des Werkzeugs 2 einen die Dicke des Magnetspeichers 8 bzw. dessen Manteldicke entsprechend verkleinerten Umfang aufweist. Damit kann ein Innenmanteldurchmesser des Magnetspeichers 8 etwa einem Durchmesser des für den Magnetspeicher 8 vorgesehen Teils des Werkzeugs 2 entsprechen.
Weitere Einzelheiten und Aspekte sind in Verbindung mit den vor- oder nachstehend beschriebenen Ausführungsformen erwähnt. Die in 14 gezeigte Ausführungsform kann ein oder mehrere optionale zusätzliche Merkmale aufweisen, die einem oder mehreren Aspekten entsprechen, die in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Konzept oder einen oder mehreren vorstehend (z. B. 1 - 13) oder nachstehend (z. B. 15a - 17c) beschriebenen Ausführungsformen erwähnt sind.
15a, 15b und 15c zeigen verschiedene Ansichten einer zweiten Variante eines Werkzeugs 2 mit Magnetspeicher 8. 15d zeigt eine schematische Darstellung des Magnetspeicher 8, wie er in der zweiten Variante vorgesehen ist. Insbesondere können mehrere magnetisierte Drahtringe 82 in axialer Richtung des Werkzeugs 2 nebeneinander in einem vorbestimmten Abstand angeordnet sein. Der Abstand kann dabei dem oben definierten Mitte zu Mitte Abstand entsprechen. Insbesondere können die Drahtringe 82 in einem Kunststoff 11 gegossen bzw. umspritzt sein, der die Drahtringe zumindest teilweise bedeckt. Speziell kann der Kunststoff 11 so in eine Aussparung gegossen sein, dass der Kunststoff 11 mit dem Werkzeug 2 abschließt.
Weitere Einzelheiten und Aspekte sind in Verbindung mit den vor- oder nachstehend beschriebenen Ausführungsformen erwähnt. Die in 15a, 15b, 15c und 15d gezeigte Ausführungsform kann ein oder mehrere optionale zusätzliche Merkmale aufweisen, die einem oder mehreren Aspekten entsprechen, die in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Konzept oder einen oder mehreren vorstehend (z. B. 1 - 14) oder nachstehend (z. B. 16a - 17c) beschriebenen Ausführungsformen erwähnt sind.
16a bis 16g zeigen schematische Darstellungen einer dritten Variante eines Werkzeugs 2 mit Magnetspeicher 8. In diesem Fall ist der Magnetspeicher 8 in Form von kleinen Dauermagneten als Dauermagnetanordnung 83 vorgesehen oder kann beschreibbare Drahtstücke aufweisen. Die Dauermagnete können unterschiedlich entlang einer Umfangsrichtung des Magnetspeichers 8, siehe 16d bis 16g, angeordnet sein, zum Beispiel enthalten oder nicht enthalten sein (entsprechend dem für die Information über das Werkzeug 2 vorgesehenen Bitmuster). Bei den Drahtstücken können diese beschrieben oder nicht beschrieben sein, also magnetisiert oder nicht magnetisiert sein. So lässt sich die Information über das Werkzeug in den Magnetspeicher 8 integrieren.
Weitere Einzelheiten und Aspekte sind in Verbindung mit den vor- oder nachstehend beschriebenen Ausführungsformen erwähnt. Die in 16a - 16g gezeigte Ausführungsform kann ein oder mehrere optionale zusätzliche Merkmale aufweisen, die einem oder mehreren Aspekten entsprechen, die in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Konzept oder einen oder mehreren vorstehend (z. B. 1 - 15d) oder nachstehend (z. B. 17a - 17c) beschriebenen Ausführungsformen erwähnt sind.
17a, 17b und 17c zeigen schematische Darstellungen einer vierten Variante eines Werkzeugs 2 mit Magnetspeicher 8. Speziell weist der Magnetspeicher 8 eine Anordnung aus kugelförmigen Magneten 84 auf. Die Magnete können an vorbestimmten Positionen um das Werkzeug 2 bzw. an dem Werkzeug 2 angebracht sein. Das Bitmuster ergibt sich durch Beschreiben mittels einem Schreibgerät, die die kugelförmigen Magnete 84 entsprechend dem für die Information über das Werkzeug 2 vorgesehenen Bitmuster magnetisiert.
Bezugszeichenliste

1: Chirurgisches Instrument (1, 1.2, 1.3)
2: Werkzeug (1, 1.2, 1.3)
3: Distales Kugellager
4: Hülse
5: Proximales Kugellager
6: Aufnahmeöffnung für Werkzeug
7: Befestigungsvorrichtung
8: Magnetspeicher
9: Schutzlack
10: Magnetisierte Oxidschicht
11: Kuststoffumspritzung
12: Hallsensoren (12, 12.2, 12.3, 12.4)
13: Signalleitungen
14: Schaftrohr
15: Kondensator
16: Werkzeugschaft
17: Durchmesser Werkzeugschaft
18: Durchmesser Schaftrohr
19: Paritätsbit
20: Zonenbits
21: Numerische Bits
22: Aussparungen
23: Weitere Aussparungen
81: Magnetspeicherhülse
82: magnetisierte Drahtringe
83: Dauermagnetanordnung
84: Anordnung aus kugelförmigen Magneten

Claims

Distanzhülse mit einem Kopplungsabschnitt im proximalen Bereich der Distanzhülse (4) für eine wahlweise mechanische Ankupplung an ein chirurgisches Handstück zur Ausbildung eines chirurgischen Instruments, mit einer Werkzeugaufnahme (6, 7) im distalen Bereich der Distanzhülse (4) und mit einem in der Distanzhülse (4) gelagerten Antriebsleistungs-Übertragungselement zur Übertragung einer Antriebsleistung von einem vorzugsweise Handstück-eigenen Antrieb auf ein in die Werkzeugaufnahme aktuell eingesetzten Werkzeug, gekennzeichnet durch eine Ausleseeinrichtung im distalen Bereich der Distanzhülse (4), die an eine oder mehrere längs der Distanzhülse (4) an oder in dieser verlegte Signalleitungen (13) angeschlossen ist, welche im proximalen Bereich der Distanzhülse mit einer oder mehreren Leitungskupplungen verbunden ist oder sind, die dafür vorgesehen und ausgebildet ist oder sind, beim Ankoppeln der Distanzhülse (4) an das chirurgische Handstück mit einer Auswerteeinheit verbunden zu werden.
Chirurgisches Instrument (1), umfassend: eine Distanzhülse (4) vorzugsweise nach Anspruch 1, die ausgebildet ist, einen Teil eines Werkzeugs (2) aufzunehmen, wobei die Hülse (4) Signalleitungen (13), die axial entlang der Hülse (4) verlaufen, aufweist; und eine Magnetspeicherausleseeinrichtung, die an oder in der Hülse (4) angeordnet ist und mit den Signalleitungen (13) der Hülse (4) elektrisch verbunden ist, wobei die Magnetspeicherausleseeinrichtung ausgebildet ist, basierend auf einem einen Umfang des Teils des Werkzeugs (2) umgebenden Magnetspeicher (8), eine in dem Magnetspeicher (8) enthaltene Information zum Werkzeug auszulesen und über die Signalleitungen (13) der Hülse (4) zu einer Auswerteeinheit zu übertragen.
Chirurgisches Instrument (1) nach Anspruch 2, wobei sich die Magnetspeicherausleseeinrichtung innerhalb eines durch einen Außenmantel der Hülse (4) definierten Raums befindet.
Chirurgisches Instrument (1), nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Magnetspeicherausleseeinrichtung zumindest ein Magnetometer umfasst, und die Hülse (4) zumindest eine Aussparung (22) in einer Seitenwand aufweist, in der sich ein Teil des Magnetometers befindet.
Chirurgisches Instrument (1), nach Anspruch 4, wobei der Magnetometer ein Hallsensor (12) in Form eines oberflächenmontierten, SMD, Bauteils ist.
Chirurgisches Instrument (1), nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei das Auslesen bei Betätigung des chirurgischen Instruments erfolgt.
Werkzeug (2) für ein chirurgisches Instrument vorzugsweise nach einem der vorstehenden Ansprüche 2 bis 6, umfassend: einen zur Aufnahme in einer Distanzhülse (4) eines chirurgischen Instruments (1) vorgesehenen Teil; einen Magnetspeicher (8) in Form einer Schicht, die ausgebildet ist, einen Umfang des Teils vorzugsweise ringförmig zu bilden oder zu beschichten; und wobei das Werkzeug (2) ausgelegt ist, mit dem chirurgischen Instrument (1) so zusammenzuwirken, dass der Magnetspeicher (8) mittels einer Magnetspeicherausleseeinrichtung des chirurgischen Instruments (1) vorzugsweise bei einer Rotation des Werkzeugs in der Distanzhülse (4) ausgelesen wird.
Werkzeug (2) nach Anspruch 7, wobei der Magnetspeicher (8) ausgebildet ist, auf den Teil des Werkzeugs (4) aufgeschoben zu werden.
Werkzeug nach Anspruch 7 oder 8, wobei der Magnetspeicher (8) den Umfang des Teils umgebende magnetisierte Drahtringe aufweist, die axial entlang des Werkzeugs (2) versetzt zueinander angeordnet sind.
Werkzeug nach Anspruch 7 oder 8, wobei der Magnetspeicher (8) Dauermagnete oder Drahtstücke aufweist, die voneinander in Umfangsrichtung des Werkzeugs (2) und in axialer Richtung entlang des Werkzeugs (2) beabstandet sind.
Werkzeug nach Anspruch 7 oder 8, wobei der Magnetspeicher (8) kugelförmige Dauermagnete aufweist, die in Umfangsrichtung des Werkzeugs (2) und in axialer Richtung entlang des Werkzeugs (2) versetzt zueinander angeordnet sind.