DE102020111892A1

DE102020111892A1 - Verfahren und System zur Erkennung werkzeugspezifischer Daten eines Werkzeugs für ein chirurgisches Instrument, sowie Handstück und Werkzeug für dieses System

Info

Publication number: DE102020111892A1
Application number: DE102020111892.9A
Authority: DE
Inventors: André Bürk; Frederick Lenzenhuber
Original assignee: Aesculap AG
Current assignee: Aesculap AG
Priority date: 2020-04-30
Filing date: 2020-04-30
Publication date: 2021-11-04

Abstract

Beschrieben wird ein Verfahren und ein System zur automatischen Erkennung werkzeugspezifischer Daten eines mit einem stiftartigen Schaft (30.2), vorzugsweise mit einem Außendurchmesser im mm-Bereich, in eine rohrförmige Handstückverlängerung (20.3) eines chirurgischen Instruments koaxial einsetzbaren Werkzeugs (30). Es zeichnet sich dadurch aus, dass auf den Werkzeugschaft (30.2) zumindest ein die Daten beinhaltendes und codierendes optisches Muster (50) aufgebracht und beim Einsetzen des Werkzeugs (30) und/oder bei Drehung des positioniert eingesetzten Werkzeugs (30) mittels einer in der Handstückverlängerung (20.3) integrierten optischen Ausleseeinrichtung (60) abgetastet wird. Das System und das Verfahren arbeitet mit einer speziell gestalteten Handstückverlängerung (20.3) und einem entsprechend angepassten Werkzeug (30) .

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Verfahren und ein System zur Erkennung werkzeugspezifischer Daten eines Werkzeugs für ein chirurgisches Instrument, sowie ein Handstück und ein Werkzeug für ein derartiges System.
Es ist grundsätzlich im Bereich der Werkzeugindustrie bekannt, ausgewählte werkzeugspezifische Daten eines Fräs- oder Bohrwerkzeugs an diesem in codierter Form anzubringen. Beispiele sind in den Dokumenten US 5,028,057 A , EP 0 269 562 B1 oder EP 0 721 820 A1 beschrieben. Die Codierung erfolgt dabei über in den Werkzeugschaft eingearbeitete Markierungen ( EP 0 269 562 B1 ) oder Stufen in einer Drehmitnahmenut ( EP 0 721 820 A1 ). Gemäß US 5,028,057 trägt die Grundfläche einer Drehmitnahmenut eines Schlagbohrwerkzeugs eine aufgedruckte oder mechanisch oder chemisch eingearbeitete Codierung werkzeugspezifischer Daten. Für die Darstellung der Codierung ist somit im bekannten Fall eine Bearbeitung des Werkzeugs erforderlich.
Chirurgische Instrumente kommen demgegenüber in unterschiedlichster Ausführung zum Einsatz, indem beispielsweise Universal-Handstücke, wie sie z.B. von der Anmelderin als chirurgisches Fräshandstück unter der Bezeichnung ELAN 4 vertrieben werden, mit unterschiedlichsten Werkzeugen und Werkzeugtypen bestückt werden. Bei diesen Werkzeugen kann es sich nicht nur um Bohr-, Schneid- oder Fräswerkzeuge handeln, sondern auch beispielsweise um Schraubeinsätze, Schneidklingen, Ultraschallklingen, Sprühdüsen, HF-Spritzen und sogar um Implantate oder Stent-Träger. Gemeinsames Merkmal dieser Werkzeuge ist ein stiftartig ausgebildeter glatter Schaft, dessen Durchmesser sich im mm-Bereich bewegt, und ein recht großes Längen- zu Durchmesser-Verhältnis.
Aus medizinischen und sicherheitstechnischen Gründen ist es allerdings wünschenswert, den Einsatz und die Einsatzparameter derartiger, in unterschiedlichster Ausführung zum Einsatz kommender Werkzeuge möglichst genau zu dokumentieren. Wegen des hierfür anfallenden Arbeitsaufwands, wird diese Dokumentation oftmals entweder gar nicht oder nur rudimentär durchgeführt. Hierdurch steigt die Gefahr, dass ein falsches oder nicht mehr zuverlässig einsetzbares Werkzeug mit falschen Betriebsparametern benutzt wird.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein System bereit zu stellen, mit dem es gelingt, möglichst viele werkzeugspezifische Daten, die für den Betrieb und/oder den Einsatz derartiger Werkzeuge relevant sind, mit minimalem Aufwand bei der Zusammenstellung des chirurgischen Instruments zu erfassen, damit sie ohne zusätzlichen Aufwand einer Auswerteeinrichtung zur Verfügung gestellt werden können.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, durch ein System gemäß Patentanspruch 9, durch ein Handstück gemäß Patentanspruch 24 und ein Werkzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 34 gelöst.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren und ein System geschaffen, mit dem die für einen sicheren Betrieb des chirurgischen Instruments benötigten werkzeugspezifischen Daten, wie z.B. die Artikelnummer, die LOT-Nummer, das MHD (Verwendungs-Grenzdatum) automatisch entweder schon mit dem Einsetzen des in seiner äußeren Gestalt unverändert gelassenen Werkzeugs, also bei einer geführten translatorischen Bewegung, oder spätestens bei der ersten Drehung, also bei einer geführten rotatorischen Bewegung, des positioniert eingesetzten Werkzeugs erfasst und erkannt werden. Das optische Muster wird also während einer Relativbewegung bezüglich der optischen Ausleseeinrichtung ausgelesen, mit dem besonderen Vorteil, dass das optische Muster nicht als Ganzes, sondern sequenziell erfasst werden kann, wodurch es genügt, eine punktuell abtastende Optik einzusetzen. Dies ermöglicht es, die optische Ausleseeinrichtung so miniaturisiert auszugestalten, dass sie auch in einem kleinsten radialen Bauraum um den Werkzeugschaft herum in der Handstückverlängerung Platz findet. Wegen der sequenziellen Abtastung in genau vorgegebener Ausrichtung innerhalb der Werkzeugaufnahme, d.h. in der Handstückverlängerung, ist beim Abtasten dafür gesorgt, dass sich der Abstand zwischen der Schaftoberfläche und der optischen Ausleseeinrichtung nicht ändert, so dass eine recht einfach und damit platzsparend aufgebaute optische Ausleseeinrichtung verwendet werden kann. Der Benutzer des chirurgischen Instruments gelangt auf diese Weise mit einem Minimum an Handgriffen und mit geringem herstellungstechnischen Mehraufwand zu einem Datensatz, der unmittelbar dazu genutzt werden kann, dem Benutzer eine äußerst große Anzahl von Informationen zur Verfügung zu stellen, beispielsweise anzuzeigen, um welches Werkzeug es sich handelt, ob das Werkzeug noch für einen Gebrauch zugelassen oder für die Kombination mit dem betroffenen Handstück geeignet ist, oder welche Betriebsparameter beim Einsatz des Werkzeugs eingehalten werden müssen. Dieser automatisch eingelesene Datensatz kann sogar dazu herangezogen werden, den Betrieb des Werkzeugs zu steuern bzw. zu überwachen, so dass das Werkzeug beispielsweise nicht mehr mit einer falschen Werkzeugaufnahme, einer falschen Drehzahl, einer falschen Schnittgeschwindigkeit oder sonstigen unzulässigen Beanspruchung oder einem falschen Steuerstrom betrieben werden kann. Die ausgelesenen werkzeugspezifischen Daten können auch unmittelbar zu Dokumentationszwecken herangezogen werden, so dass für jedes Werkzeug ein Nutzungsprofil in aktualisierter Form vorliegt.
Die ausgelesenen Daten werden bevorzugt zu einem Steuergerät des chirurgischen Instruments übertragen und dort verarbeitet. Das Steuergerät kann dann vorzugsweise eine Anzeigeeinrichtung ansteuern, so dass verschiedene Informationen über das Werkzeug und dessen Betrieb erfasst und gegebenenfalls angezeigt werden können, so z.B. die Artikelnummer bzw. die Werkzeugbezeichnung, Informationen über die Fertigungscharge (LOT-Nummer) und das längsmögliche Nutzungsdatum (MHD), ein Bild des eingesetzten Werkzeugs, dessen Durchmesser, Informationen über den restlichen Lagerbestand, Warnhinweise auf eine Überbeanspruchung des Werkzeugs und/oder des Handstücks, Hinweise auf eine empfohlene andere Werkzeugauswahl. Aufgrund der automatisch durch den Werkzeuggebrauch erfolgenden Dokumentation gelingt es in vorteilhafter Weise, dem Hersteller der chirurgischen Instrumente und deren Werkzeuge diejenigen Informationen an die Hand zu geben, mit denen dem Kunden eine angepasste und maßgeschneiderte Logistik angeboten werden kann.
Das erfindungsgemäß zum Einsatz kommende optische Muster, beispielsweise in der Ausgestaltung als QR- oder Strichcode, hat den besonderen Vorteil, dass es auch bei sehr großer Informationsdichte nicht aufträgt, so dass die Abmessungen und/oder die Geometrie des Werkzeugs nicht verändert werden müssen, um selbst eine sehr umfangreiche, codierte Information auf dem Werkzeugschaft darzustellen. Dabei wird erfindungsgemäß in vorteilhafter Weise der Umstand ausgenutzt, dass der Werkzeugschaft ein relativ großes Längen- zu Dickenverhältnis hat und beim Einsetzen in die Handstückverlängerung bzw. bei einer Drehbewegung in der Handstückverlängerung über seinen Durchmesser geführt wird. Dadurch verändert sich der radiale Abstand zur optischen Ausleseeinrichtung nicht, so dass der Datensatz auch mit einer recht einfach aufgebauten und damit nur ein geringes Bauvolumen beanspruchenden optischen Ausleseeinrichtung fehlerfrei auslesbar ist.
In der einfachsten Ausgestaltung wird das optische Muster gemäß Anspruch 2, 10 bzw. 35 von einem Strichcode gebildet, beispielsweise einem standardisierten EAN-13 Barcode, was den zusätzlichen Vorteil hat, dass das Auslesen des optischen Musters auch mit anderer Peripherie, wie z.B. mit einem herkömmlichen Barcode-Scanner oder mit einem Smartphone mit entsprechender Barcode-Lese-App ermöglicht ist, was in vorteilhafter Weise zur einfachen Identifizierung bei der Aufbereitung wiederverwendbarer Werkzeuge genutzt werden kann. Mit einem solchen Barcode lassen sich 12 Ziffern von „0“ bis „9“ speichern, so dass also 9.999 verschiedene Werkzeuge und 99.999.999 verschiedene LOT-Nummern abgebildet werden können, was für das Werkzeugportfolio eines Handstücks für chirurgische Instrumente, wie z.B. für das von der Anmelderin unter der Bezeichnung ELAN vertriebene Handstückprogramm, vollkommen ausreichend ist. Der in die Oberfläche des Schafts vorzugsweise eingeschriebene Barcode ist einerseits langzeitstabil und gleichzeitig gegenüber Umwelteinflüssen, wie thermischen Einflüssen oder elektrischen Feldern, gegenüber unempfindlich. Werkzeuge werden in der Regel ohnehin zur Kennzeichnung beschriftet. Der erfindungsgemäß eingeschriebene Strichcode kann somit beim Laserbeschriften der Werkzeuge in einem Arbeitsgang mit aufgebracht werden, so dass nur ein geringer Mehraufwand bei der Werkzeugherstellung anfällt.
Besonders vorteilhaft ist es, den Strichcode - gemäß Anspruch 3, 11 bzw. 36 - in Längsrichtung des Schafts einzuschreiben und besonders bevorzugt, die Striche als Ringe auszubilden. Damit ist die codierte Information in jeder Drehlage des Werkzeugs zuverlässig auslesbar. Das Werkzeug kann somit in jeder beliebigen Drehposition in die Handstückverlängerung eingesetzt werden, und das optische Muster wird sogar dann korrekt ausgelesen, wenn das Werkzeug beim Einschieben in die Handstückverlängerung gedreht werden sollte. Hierdurch werden die Handgriffe bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens stark vereinfacht, zumal es aufgrund der sequentiellen Ausleseabtastung auf die Bewegungsgeschwindigkeit nicht ankommt. Weil der Strichcode in einer vorgegebenen Relativlage zum Gehäuse der Handstückverlängerung und damit zur optischen Ausleseeinrichtung abgetastet wird, d.h. weil der Strichcode immer in der gleichen, vorgegebenen Richtung an der optischen Ausleseeinrichtung vorbei bewegt wird, benötigt der Strichcode keinen symmetrischen Aufbau, und es kann im Strichcode auf Start-Stopp-Zeichen verzichtet werden. Auf diese Weise gelingt es, Platz zu sparen bzw. den vorhandenen Platz auf der Schaftoberfläche für die Darstellung weiterer Ziffern zu nutzen.
Wenn - gemäß Anspruch 4, 12 bzw. 38 - der Strichcode in Umfangsrichtung eingeschrieben wird, kann der Informationsgehalt des optischen Musters vervielfacht werden, wobei es dann allerdings von Vorteil ist, mit einer Vielzahl von optischen Ausleseeinrichtungen zu arbeiten, von denen jede bei positioniert eingesetztem Werkzeug jeweils einen über den Umfang verlaufenden Strichcode bei Drehung des Werkzeugs ebenfalls linear abtastet.
Aufgrund der erfindungsgemäßen Positionierung des optischen Musters gelingt es, die optische Ausleseeinrichtung besonders platzsparend, quasi als Miniatur-Ausleseeinrichtung auf der Innenseite der Handstückverlängerung anzuordnen, und zwar derart, dass das optische Muster zwangsweise beim Einsetzen des Werkzeugs in die Handstückverlängerung oder bei Drehung des positioniert in die Handstückverlängerung eingesetzten Werkzeugs abgetastet wird.
Es hat sich gezeigt, dass es mit einem miniaturisierten Prismen-Strichcode-Scanner gemäß Anspruch 6 bzw. 16 gelingt, die radiale Bauhöhe der optischen Ausleseeinrichtung so klein, z.B. in der Größenordnung von nur wenigen Millimetern, zu halten, dass letztere ausreichend Platz in einem Raum neben einer Radiallagerung für das Werkzeug findet, selbst wenn dieses Werkzeug selbst nur einen Schaftdurchmesser von wenigen mm hat. Denn über die in der optischen Ausleseeinrichtung vorgesehen Prismen kann der Strahlengang für die Abtastung axial entzerrt werden, so dass der erforderliche radiale Bauraum verringert wird.
Die Miniaturisierung der optischen Ausleseeinrichtung wird durch eine Lichtquelle in der Ausgestaltung als IR-Diode oder als flexibler Lichtleiter weiter begünstigt.
Vorteilhafterweise arbeitet die optische Ausleseeinrichtung mit einer Signalerfassungseinrichtung in der Ausgestaltung als Fotodiode, Mini-Kamera oder Lichtleiter, weil diese Bauelemente ebenfalls nur ein minimales Bauvolumen beanspruchen.
Die rohrförmigen Handstückverlängerungen, welche in der Regel zur Ausbildung verschiedener chirurgischer Instrumente mit unterschiedlicher Arbeitstiefe auswechselbar sind, nehmen oftmals an ihrem distalen Endabschnitt zumindest ein sich abstützendes Drehlager, wie z.B. ein Geit- oder Wälzlager, für das Werkzeug auf. In diesem Fall wird das Drehlager zusammen mit einer Einstecköffnung am distalen Ende der Handstückverlängerung zur achsparallelen Führung des Werkzeugs beim Einsteckvorgang herangezogen, so dass das Werkzeug spätestens dann, wenn es am Drehlager vorbeibewegt worden ist, radial mehr oder weniger spielfrei geführt ist. In diesem Fall ist es von Vorteil, die optische Ausleseeinrichtung in einem axial zum Drehlager benachbarten, der Einstecköffnung abgewandten Raum unterzubringen.
Besonders günstige Verhältnisse hinsichtlich der Raumaufteilung ergeben sich dann, wenn die rohrförmige Handstückverlängerung im Bereich ihres distalen Endabschnitts ein Paar von Drehlageranordnungen, insbesondere von Wälzlagern, aufnimmt, die mittels einer Distanzhülse in der rohrförmigen Handstückverlängerung axial positioniert sind, und die optische Ausleseeinrichtung in die Distanzhülse integriert ist. Die Distanzhülse kann in diesem Fall als Träger der optischen Ausleseeinrichtung herangezogen werden, und gleichzeitig - gemäß der Weiterbildung nach Anspruch 20 bzw. 32 - als Bauelement zur Aufnahme der stromversorgenden Leitungen und/oder eventuell anderweitiger erforderlicher Signalleitungen, was den vorrichtungstechnischen Aufwand weiter verringert.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung - gemäß Anspruch 19 bzw. 31 - weist die optische Ausleseeinrichtung eine elektrische Versorgung auf, welche zumindest eine Signalleitung hat, die durch eine Komponente des Drehlagers, vorzugsweise durch einen Außenring eines Wälzlagers geführt ist.
Wie eingangs bereits erwähnt, eröffnet die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Systems, eine bislang nicht darstellbare Vielzahl von Daten abzubilden, wobei die werkzeugspezifischen, kodierten Daten der Gruppe der anwendungsbezogenen, produktbezogenen und prozessbezogenen Daten zugeordnet sein können.
Vorteilhafterweise kommuniziert die erfindungsgemäße optische Ausleseeinrichtung mit einer Auswerteeinrichtung, mit der die ausgelesenen werkzeugspezifischen Daten dann verarbeitbar sind. Das erfindungsgemäße System ist vorzugsweise zusätzlich mit einer Anzeigeeinrichtung ausgestattet, mit der ein von der Auswerteeinrichtung ermitteltes Ergebnis zur Anzeige bringbar ist.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.
Nachfolgend werden anhand schematischer Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

1 ist eine perspektivische Ansicht eines Handstücks für ein chirurgisches Instrument;
2A in etwas vergrößertem Maßstab eine perspektivische Ansicht des in das Handstück einsetzbaren Werkzeugs;
2B eine Seitenansicht des Werkzeugs nach 2A;
2C in weiter vergrößerter Darstellung die Einzelheit „IIC“ in 2B;
3A einen Längsschnitt des Handstücks für das chirurgische Instrument gemäß 1;
3B eine Schnittdarstellung der Einzelheit „IIIB“ in 3A;
3C einen Ausschnitt der Schnittansicht der 3A mit eingesetztem Werkzeug;
3D in stark vergrößertem Maßstab einen Ausschnitt der Schnittansicht gemäß 3C im Bereich eines in die Werkzeugschaftoberfläche eingeschriebenen Strichcodes;
4 eine beispielhafte Darstellung eines EAN-13 Barcodes;
5 eine Prinzipskizze zur Darstellung der grundsätzlichen Arbeitsweise einer optischen Ausleseeinrichtung;
6 eine schematische Darstellung des Spannungssignals beim Auslesen eines Strichcodes mittels einer optischen Ausleseeinrichtung;
7A bis 7C Darstellungen des distalen Abschnitts des Handstücks zur Verdeutlichung des zeitlichen Verlaufs des Einsteckvorgangs eines Werkzeugs;
8 eine perspektivische Ansicht einer innerhalb der Handstückverlängerung aufgenommenen Distanzhülse mit integriertem miniaturisierten Prismen-Strichcode-Scanner;
9 eine der 8 ähnliche Ansicht, in der die Distanzhülse durchsichtig dargestellt ist;
10 eine perspektivische Ansicht des in den 8 und 9 gezeigten Prismen-Strichcode-Scanners;
11 in stark vergrößertem Maßstab eine Seitenansicht des in den 8 bis 10 gezeigten Prismen-Strichcode-Scanners ohne IR-Diode und ohne Fotodiode;
12 eine perspektivische Ansicht des in 11 gezeigten Prismenkörpers des Prismen-Strichcode-Scanners;
13A eine perspektivische bzw. isometrische Ansicht eines im erfindungsgemäßen Handstück verwendeten Kugellagers gemäß einer ersten Ausführungsform;
13B eine Schnittansicht des Kugellagers gemäß 13A;
14 eine isometrische Ansicht eines im erfindungsgemäßen Handstück verwendeten Kugellagers gemäß einer zweiten Ausführungsform;
15A eine erste isometrische Ansicht einer im erfindungsgemäßen Handstück verwendeten Distanzhülse gemäß einer ersten Ausführungsform;
15B eine zweite isometrische Ansicht der Distanzhülse gemäß 15A;
15C in vergrößertem Maßstab eine Schnittansicht der Distanzhülse gemäß 15A,B;
15D eine Detailansicht der Distanzhülse gemäß der ersten Ausführungsform;
16A eine Schnittansicht einer Distanzhülse gemäß einer zweiten Ausführungsform;
16B eine Detailansicht der Distanzhülse gemäß 16A;
17A eine isometrische Ansicht einer in dem erfindungsgemäßen Handstück verwendeten Distanzhülse bzw. Hülse gemäß einer dritten Ausführungsform;
17B eine Schnittansicht der Hülse gemäß 17A;
18 eine Prinzipskizze zur Darstellung einer weiteren Variante eines erfindungsgemäßen Prismen-Strichcode-Scanners mit anderer Ausrichtung der IR-Diode und der Foto-Diode;
19 eine Prinzipskizze zur Darstellung einer abgewandelten erfindungsgemäßen optischen Ausleseeinrichtung;
20 eine Prinzipskizze zur Darstellung einer weiteren Abwandlung der Variante gemäß 19 mit veränderter Lichteinkopplung;
21 eine Prinzipskizze einer modifizierten erfindungsgemäßen optischen Ausleseeinrichtung; und
22 eine Prinzipskizze zur Darstellung einer modifizierten Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Systems zur Erkennung werkzeugspezifischer Daten eines in ein Handstück eines chirurgischen Instruments einsetzbaren Werkzeugs.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung auf der Basis der zugehörigen Figuren beschrieben.
Erstes Ausführungsbeispiel
Zunächst wird eine erste Ausführungsform eines Systems zur Erkennung werkzeugspezifischer Daten eines Werkzeugs für ein chirurgisches Instrument beschrieben, wobei dieses System mit einem speziell dafür hergerichteten Handstück und einem dafür angepassten Werkzeug ausgestattet ist.
1 zeigt in schematischer Darstellung ein mit dem Bezugszeichen 20 versehenes Handstück, das in der gezeigten konkreten Ausführungsform als Fräshandstück ausgestaltet ist und zusammen mit einem in den 2A bis 2C dargestellten Werkzeug 30 zu einem chirurgischen Instrument zusammengestellt werden kann. Bei dem Handstück kann es sich beispielsweise um ein Handstück handeln, welches von der Anmelderin unter der Bezeichnung „ELAN 4“ vermarktet wird (vgl. https://www.bbraun.de/de/products/b56/elan-4.html). Es zeichnet sich durch eine sehr schlanke Bauart aus und hat im Wesentlichen drei Abschnitte, nämlich einen Kopplungsabschnitt 20.1 zum Anschluss an eine nicht näher gezeigte Steuereinheit bzw. Benutzer-Schnittstelle, einen Handstück-Hauptkörper 20.2 mit integrierter Motoreinheit in der Ausgestaltung als Elektro- oder Pneumatik-Motor, und einer Werkzeugschnittstelleneinheit in der Ausgestaltung als Handstückverlängerung 20.3, an dessen distalem Ende eine Werkzeugaufnahme 20.4 ausgebildet ist.
Mit dem gezeigten Handstück 20 lassen sich durch Austausch der Werkzeuge verschiedenste chirurgische Instrumente zusammenstellen. Bei den Werkzeugen kann es sich beispielsweise um Bohr-, Schneid- oder Fräswerkzeuge - wie in 2 dargestellt - mit unterschiedlichsten Werkzeugköpfen handeln, aber auch beispielsweise um Schraubeinsätze, Schneidklingen, Ultraschallklingen, Sprühdüsen, HF-Spritzen und sogar um Implantate oder Stent-Träger. Beispiele für derartige Werkzeuge sind z.B. über die web-Adresse https: /www.bbraun.ch/content/dam/catalog/bbraun/bbraunProduktCatalog/CW CH/dech/b9/elan-40.pdf.bb-.37484399/elan-40.pdf abrufbar. Gemeinsames Merkmal dieser Werkzeuge 30 ist ein stiftartig ausgebildeter glatter Schaft 30.2, der sich an eine Werkzeugspitze 30.1 mit individuell gestalteten Arbeitsenden/Effektoren anschließt und dessen Durchmesser sich im Bereich von nur wenigen mm, beispielsweise zwischen 2 und 3 mm bewegt. Auf der der Werkzeugspitze 30.1 abgewandten Seite schließt sich an den Schaft 30.2 ein Mitnehmerabschnitt 30.3 an, über den eine motorisch eingeleitete Drehbewegung auf das Werkzeug 30 übertragen werden kann. Das Längen- zu Durchmesser-Verhältnis des Schafts 30.2 ist grundsätzlich sehr groß und liegt, je nach Länge des verwendeten Werkzeugs in einem Bereich oberhalb 10:1, beispielsweise 15:1.
Entsprechend klein im Durchmesser ist die vorzugsweise auswechselbare rohrförmig ausgebildete Handstückverlängerung 20.3 gehalten. Der Durchmesser der Handstückverlängerung 20.3 liegt ebenfalls im mm-Bereich, beispielsweise zwischen 5 und 6 mm und er ist in der Regel lediglich doppelt so groß wie der Durchmesser des Werkzeugschafts 30.2. Um unterschiedlichste chirurgische Eingriffe vornehmen zu können, sind die Handstückverlängerungen 20.3 gegebenenfalls auswechselbar und sie werden in verschiedensten Gesamtlängen angeboten, wobei sich vorzugsweise der distale Endabschnitt nicht ändert.
Der Aufbau des Handstücks 20 im Detail ist in den 3A bis 3C gezeigt. Die vorzugsweise lösbar am Handstück-Hauptkörper 20.2 angebrachte Handstückverlängerung 20.3 nimmt in einem vorzugsweise dünnwandigen Gehäuserohr 32, das aus einem metallischen oder einem nichtleitenden Material, wie etwa Keramik, bestehen kann, unmittelbar hinter einem Werkzeugaufnahmekörper 34 eine erste Drehlageranordnung 36 in der Ausgestaltung von zwei Wälzlagern 36.1 , 36.2 und im Axialabstand dazu eine zweite Drehlageranordnung 38 auf, die ebenfalls in der gezeigten Ausführungsform von zwei Wälzlagern 38.1, 38.2 gebildet wird. Der Innendurchmesser der ersten und der zweiten Drehlageranordnung 36, 38, d.h. der Innenringe der Wälzlager 36.1, 36.2, 38.1 und 38.2 ist auf Spielpassung mit dem Durchmesser des Schafts 30.2 des Werkzeugs gefertigt. Die einzelnen Wälzlager werden über Distanzhülsen 40, 42 und 44, die sich an den jeweiligen Außenringen der Wälzlager 36.1, 36.2, 38.1 und 38.2 abstützen, axial im Gehäuserohr 32 fixiert.
Auf der proximalen Seite der zweiten Drehlageranordnung 38 ist im Gehäuserohr 32 eine nicht näher zu beschreibende Kopplungsmimik 46 angeordnet, mit der der Mitnehmerabschnitt 20.3 des Werkzeugs 30 axial und in Drehrichtung verriegelbar und lösbar in Eingriff bringbar ist. Die verriegelte Position des Werkzeugs 30 ist in 3C dargestellt.
Die Besonderheit der in den 1 bis 3 gezeigten Anordnung ist darin zu sehen, dass sie ein System zur Erkennung werkzeugspezifischer Daten des in das Handstück 20 zur Zusammenstellung des chirurgischen Instruments eingesetzten Werkzeugs ausbildet. Hierzu trägt der Schaft 30.2 des Werkzeugs 30 ein werkzeugspezifische Daten des Werkzeugs 30 beinhaltendes und codierendes optisches Muster 50. In der gezeigten Ausführungsform ist dieses optische Muster 50 als Strichcode bzw. Barcode ausgebildet. Innerhalb der Handstückverlängerung 20.3, also innerhalb des Gehäuserohrs 32 befindet sich eine im Folgenden näher zu beschreibende optische Ausleseeinrichtung 60, welche derart im Gehäuserohr 32 angebracht ist, dass sie das optische Muster 50 beim Einsetzen des Werkzeugs 30 und/oder bei Drehung des positioniert eingesetzten Werkzeugs - wie in der 3C dargestellt - abtasten kann. Als optisches Muster kann beispielsweise ein - in der 4 schematisch dargestellter - EAN-13 Barcode zur Anwendung kommen, welcher der Oberfläche des Schafts 30.2 vorzugsweise durch Materialabtrag, wie z.B. durch Laserbeschriftung oder durch ein Ätzverfahren, eingeschrieben ist. Der Strichcode 50 verläuft in Längsrichtung des Schafts 30.2, wobei die Striche ringförmig geschlossen ausgebildet sind. Mit diesem Strichcode 50 können 9.999 verschiedene Werkzeuge und 99.999.999 verschiedene LOT-Nummern abgebildet werden, was für ein Werkzeugportfolio jeglichen Systems zur Zusammenstellung eines chirurgischen Instruments mehr als ausreichend ist.
Die optische Ausleseeinrichtung 60 ist auf der Innenseite der rohrförmigen Handstückverlängerung 20.3 positioniert, und zwar in dem Raum zwischen den Drehlageranordnungen 36 und 38, genauer gesagt in dem Raum seitlich der Wälzlager 36.2 und 38.1. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die optische Ausleseeinrichtung 60 von einem miniaturisiert aufgebauten Prismen-Strichcode-Scanner gebildet, dessen spezifischer Aufbau weiter unten anhand der 8 bis 12 näher beschrieben wird. Entscheidend ist, dass der Prismen-Strichcode-Scanner 60 eine radiale Bauhöhe hat, die nicht über die radiale Bauhöhe der Drehlageranordnungen 36, 38 hinausgeht. Die Bauhöhe liegt bei einem Handstück der ELAN 4 Baureihe in der Größenordnung von 1 bis 1,5 mm, wenn man von einem Durchmesser des Werkzeugschafts 30.2 von 2,37 mm und einem Außendurchmesser des Gehäuserohrs 32 von 5,6 mm ausgeht.
Man erkennt aus der Darstellung in den 3B bis 7C, dass sich ein mit 62 bezeichneter Leseabschnitt nahe am Wälzlager 36.2 befindet, so dass der gesamte Strichcode 50 beim Einsetzen des Werkzeugs 30 am Leseabschnitt 62 zwangsweise vorbeibewegt wird, so dass es vollständig ausgelesen werden kann. Weil das Werkzeug 30 beim Einführen in die Handstückverlängerung 20.3 durch den Werkzeugaufnahmekörper 34 und die beiden Wälzlager 36.1 und 36.2 geführt wird, bewegt sich der Strichcode 50 in einem vorbestimmten und gleichbleibenden Abstand mit gleichbleibender räumlicher Relativlage am Leseabschnitt 62 vorbei. Dieser Abstand kann optimal eingestellt werden, so dass das Auslesen des Strichcodes 50 selbst bei einer recht einfach aufgebauten optischen Ausleseeinrichtung wenig fehlerbehaftet ist. Da es nur eine Einsteckrichtung gibt, kann auf eine Symmetrie des Strichcodes 50 verzichtet werden.
In den 7A bis 7C sind drei Positionen des Werkzeugs 30 beim Einsetzprozess dargestellt. Man erkennt, dass in der Anfangsposition des Auslesevorgangs gemäß 7A, d.h. wenn der erste Strich des Strichcodes 50 den Leseabschnitt 62 erreicht hat, der Schaft 30.2 bereits über den Werkzeugaufnahmekörper 34 und die erste Drehlageranordnung 36 mit Passung über eine ausreichend große axiale Länge geführt wird. Diese exakte Ausrichtung des Schafts 30.2 bezüglich der optischen Ausleseeinrichtung 60 wird während des gesamten Einsteckvorgangs des Werkzeugs 30 beibehalten (siehe 7B), bis zum Einkoppeln des Mitnehmerabschnitts 30.3 in die nicht näher zu beschreibende Kopplungsmimik 46. Dies bedeutet, dass für die Anbringung des Strichcodes 50 eine Strecke S (siehe 2A) genutzt werden kann, die in der Größenordnung der gesamten axialen Baulänge der Handstückverlängerung 20.3 zwischen dem Leseabschnitt 62 und der zweiten Drehlageranordnung 38 liegt. Wenn also das Werkzeug 30 vollständig eingesetzt ist (7C), ist der komplette Strichcode 50 ausgelesen.
In der einfachsten Ausgestaltung kann für das Scannen des Strichcodes eine in der 5 schematisiert dargestellte einfache Anordnung aus IR-Diode 64 und Fotodiode 66 verwendet werden. Beim Abtasten des in die Schaftoberfläche eingeschriebenen Strichcodes 50 wird durch die Fotodiode 66 der in 6 dargestellte Spannungsverlauf erzeugt, der über Signalleitungen zum Kopplungsabschnitt 20.1 und von dort zu einer weiter unten noch zu beschreibenden Auswerteeinrichtung übertragen wird.
Nachfolgend wird anhand der 8 bis 12 eine Ausführungsform der miniaturisierten optischen Ausleseeinrichtung 60 näher beschrieben. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die optische Ausleseeinrichtung 60 in die die beiden Drehlageranordnungen 36, 38 axial positionierende Distanzhülse 42 integriert bzw. von letzterer positioniert. Genauer gesagt vervollständigt ein lichtleitender und lichtbrechender Prismenkörper 70 gemäß 10 bis 12 die Distanzhülse 42. Der Prismenkörper 70 besteht aus einem für derartige optische Bauteile geeigneten Material, wie z.B. aus Glas, und hat die Form eines länglichen Stabes. Der Prismenkörper 70 kann dabei aus mehreren Elementen zusammengesetzt sein. Er hat - wie in 11 dargestellt - im Wesentlichen drei Abschnitte, einen Lichteintrittssabschnitt 70.1, einen Lichttransportabschnitt 70.2 und einen Lichtumwandlungsabschnitt 70.3. Zwischen dem Lichteintrittssabschnitt 70.1 und dem Lichttransportabschnitt 70.2 befindet sich der Leseabschnitt 62 der optischen Ausleseeinrichtung 60.
Der Prismenkörper 70 wird in Umfangsrichtung von der geschlitzten Distanzhülse 42 fixiert, wie z.B. mit letzterer über Kontaktflächen 72 verklebt. Die IR-Diode 64 ist am Lichteintrittssabschnitt 70.1 in fester räumlicher Lagezuordnung zum Prismenkörper 70 positioniert und fixiert, wobei die Distanzhülse 42 zur Befestigung genutzt werden kann. In den 11 und 12 ist mit gestrichelter Linie der Strahlengang im Prismenkörper 70 dargestellt.
Das von der IR-Diode 64 ausgesendete Licht tritt seitlich in den verschiedene Prismenflächen und eine Spiegelfläche 74 aufweisenden Lichteintrittssabschnitt 70.1 ein. Nach der Reflexion (siehe Punkt R in 12) an der Spiegelfläche 74 wird das Licht zunächst in eine Richtung umgelenkt, die in einer die Achse der Handstückverlängerung 20.3 beinhaltenden Ebene liegt. Der weitere Strahlengang liegt in dieser Ebene.
An einer weiteren Prismenfläche wird das Licht bei G gebrochen und auf den Schaft 30.2 des Werkzeugs projiziert (siehe Punkt P in 11). Dieses dort reflektierte Licht wird bei E an einer weiteren Prismenfläche wieder in den Prismenkörper 70 eingekoppelt und in Achsrichtung weitergeleitet. An einer nicht näher bezeichneten weiteren Prismenfläche bei „F“ wird das Licht auf eine verspiegelte Fläche 76 auf der Unterseite des Prismenkörpers 70 gerichtet und dort bei Punkt „R“ derart reflektiert, dass es in einem vorbestimmten Winkel am Punkt „S“ auf eine Sensorfläche der Fotodiode 66 trifft, die in einer Aussparung 78 des Prismenkörpers 70 untergebracht ist.
Es kann vorteilhaft sein, ausgewählte Außenflächen des Prismenkörpers 70 zu schwärzen, damit das Eintreten von Streulicht, beispielsweise als vom Werkzeugschaft 30.2 oder der Distanzhülse 42 reflektiertes Licht, verhindert und die Ablesegenauigkeit verbessert werden kann.
Für den Betrieb der optischen Ausleseeinrichtung 60 sind zumindest drei Signalleitungen erforderlich, um die Versorgungsspannung (VCC und GND) sowie den Signalausgang der Fotodiode 66 mit einer nicht näher dargestellten Auswerteelektronik zu verbinden. Die Auswerteelektronik kann sich dabei im Handstück-Hauptkörper 20.2 oder aber in einem separaten Steuergerät befinden. Es ist demnach eine Anordnung erforderlich, um die Signalleitungen durch das Innere der Handstückverlängerung 20.3 zu führen und die elektronischen Bauelemente zu verschalten. Dies wird nachfolgend näher beschrieben:

Die Signalleitungen müssen einerseits durch die Drehlageranordnung 38 geführt werden. In 13 ist eine erste Ausführungsform eines hierfür dienenden Wälzlagers 38.1 und 38.2 dargestellt.

Es ist beispielhafter Weise als Mikro-Kugellager ausgebildet. Es können jedoch auch andere Wälzkörper zum Einsatz kommen. Die mit dem Bezugszeichen SL versehenen Signalleitungen liegen im Außenring 80 des Kugellagers. Vorzugsweise ist der Außenring 80 aus einem nichtleitenden, harten Material, beispielsweise Keramik hergestellt. Im Außenring 80 sind drei sich in Axialrichtung des Kugellagers erstreckende Bohrungen 82 vorgesehen. Wie insbesondere aus 13B hervorgeht, erstrecken sich die Bohrungen 82 über eine gesamte axiale Länge des Kugellagers und sind demnach Durchgangsbohrungen. Ein Durchmesser der Bohrungen ist bevorzugt kleiner als 0,2 mm, weiter bevorzugt liegt er etwa im Bereich von 0,1 mm. Die Bohrungen werden beispielsweise durch Mikrolaserbohren hergestellt. In die Bohrungen 12 sind die Signalleitungen (Signallitzen) SL eingesetzt, welche sich über die gesamte axiale Länge der Bohrungen 82 erstrecken. Die Signalleitungen SL sind vorliegend aus einem gut leitenden Material, insbesondere Kupfer, Silber oder Gold, hergestellt. Ein Durchmesser der Signalleitungen SL entspricht etwa einem Durchmesser der Bohrungen 82 und ist daher auch kleiner als 0,2 mm, vorzugsweise im Bereich von 0,1 mm.
Die Signalleitungen SL sind in den Bohrungen 82 axial fixiert. Diese axiale Fixierung wird gemäß dem Ausführungsbeispiel realisiert, indem axiale Enden 86 der Signalleitungen SL plastisch verformt, insbesondere verstemmt werden. Dann weisen die Signalleitungen SL an ihren axialen Enden 86 einen leicht vergrößerten Durchmesser auf, wie aus 13B hervorgeht. Alternativ können die Bohrungen 82 auch zunächst metallisiert werden (bevor die Signalleitungen SL eingesetzt werden) und die axiale Fixierung kann über eine Klebeverbindung oder eine Lotverbindung erfolgen.
Die (beiden) axialen Enden 86 der Signalleitungen SL stehen in Axialrichtung des Kugellagers 38.1, 38.2 über den Außenring 80 hervor/ heraus, bevorzugt um etwa 0,1 bis 0,3 mm. Dies dient dazu, dass die Signalleitungen SL mit einem anderen Bauteil des Handstücks 20 für das chirurgische Instrument, beispielsweise mit der vorstehend beschriebenen Distanzhülse 42, eine Steckverbindung eingehen können.
Somit wird gemäß der in 13A und 13B gezeigten Ausführungsform ein Kugellager 38.1, 38.2 mit integrierten Signalleitungen SL bereitgestellt. Das Kugellager kann über die Signalleitungen SL elektrische Signale von einem ersten axialen Ende zu einem zweiten axialen Ende des Kugellagers (von proximal nach distal und umgekehrt, bzw. in Axialrichtung des Kugellagers) weiterleiten bzw. übertragen.
Wenn mehr als drei Signalleitungen SL vorgesehen sind, kann die Drehlageranordnung 38 mit den Wälzlagern 38.1 und 38.2 gemäß 14 modifiziert werden. Hier können die Signalleitungen SL beliebig über den Umfang des Außenrings 80 des Kugellagers verteilt sein. Das Vorsehen einer Vielzahl von Signalleitungen SL über den Umfang verteilt kann in vorteilhafter Weise dazu führen, dass der Übergangswiderstand reduziert wird (Stichwort: parallele Mehrleitertechnik).
Gemäß der in 14 gezeigten Ausführungsform wird der gesamte Außenring 8 des Kugellagers 38.1' ausgenutzt und mit Bohrungen 82 und Signalleitungen SL versehen (siehe 14). Die Bohrungen 82 bzw. Signalleitungen SL sind hier gleichmäßig über den Außenring 80 des Kugellagers 38.1' verteilt. Das in 14 gezeigte Kugellager 38.1' weist beispielsweise N = 36 Bohrungen 82 bzw. Signalleitungen SL auf und hat einen Außendurchmesser von 4,763 mm, so dass ein Verhältnis von D/N > 0,1 (noch) erfüllt ist. Der Durchmesser der Signalleitungen SL beträgt in der in 14 gezeigten Ausführungsform bevorzugt näherungsweise/ gerundet 0,1 mm.
Wie schon aus den 8 und 9 ersichtlich, wird auch die Distanzhülse 42 zur Aufnahme von Signalleitungen und zur Verschaltung der elektrischen/elektronischen Komponenten der optischen Ausleseeinrichtung 60 herangezogen. Der genauere grundsätzliche Aufbau der Distanzhülse 42 wird nachfolgend unter Bezug auf die 15A bis 15D näher beschrieben. Allerdings ist in den Darstellungen der Distanzhülse 42 in den 15 und 16 der Längsschlitz zur Aufnahme des Prismenkörpers 70 weggelassen.
Die Distanzhülse 42 ist aus einem nichtleitenden, harten Material, beispielsweise Keramik hergestellt. Sie weist grundsätzlich eine Außenmantelfläche 42.1, eine Innenmantelfläche 42.2, ein nicht näher bezeichnetes erstes axiales Ende und ein nicht näher bezeichnetes zweites axiales Ende auf.
An der Außenmantelfläche 42.1 der Hülse 42 sind vorliegend drei gerade/ geradlinige Rillen (Kanäle) 88 vorgesehen, welche sich über eine gesamte axiale Länge der Hülse 42 erstrecken. Die Rillen 88 sind relativ fein bzw. filigran ausgebildet und werden durch Schleifen oder Gravieren, insbesondere Lasergravieren, hergestellt. In den Rillen 88 sind die Signalleitungen SL vorgesehen, welche sich ebenso über die gesamte axiale Länge der Distanzhülse 42 erstrecken. Die Signalleitungen (Signalbahnen) SL werden ausgebildet, indem die Rillen 88 zunächst metallisiert und anschließend mit einem gut leitenden Material, insbesondere Kupfer, Silber oder Gold, beschichtet werden.
Die Signalleitungen SL an der Außenmantelfläche 42.1 der Distanzhülse 42 sind nur in einem unteren Bereich der Rille 88 vorgesehen, wie insbesondere aus 15D hervorgeht, so dass die äußere Außenmantelfläche 42.1 der Distanzhülse 42 von jeder Signalleitung (Signalbahn) SL in der Radialrichtung der Distanzhülse 42 beabstandet ist, insbesondere einen Abstand a aufweist.
Zwar sind gemäß dieser ersten Ausführungsform der Distanzhülse 42 drei Signalleitungen SL an der Außenmantelfläche 42.1 vorgesehen. Es können jedoch auch eine, zwei, vier, fünf, sechs oder mehr Signalleitungen SL vorgesehen sein, welche beliebig über die Außenmantelfläche 42.1 der Distanzhülse 42 verteilt sein können. Es ist auch möglich, die gesamte Außenmantelfläche 42.1 der Distanzhülse 42 auszunutzen, und somit Signalleitungen SL (gleichmäßig) über die gesamte Außenmantelfläche zu verteilen.
An der Innenmantelfläche 42.2 der Distanzhülse können ebenfalls drei gerade/ geradlinige Signalleitungen (Signalbahnen) SLI vorgesehen sein. Die gezeigten Signalleitungen SLI an der Innenmantelfläche 42.2 erstrecken sich über die gesamte axiale Länge der Distanzhülse 42 und sind vorliegend als metallisierte (Signal-) Bahnen ausgebildet.
Jede Signalleitung SLI an der Innenmantelfläche 42.2 ist vorliegend in der Umfangsrichtung der Distanzhülse 42 an derselben Stelle wie eine Signalleitung SL an der Außenmantelfläche 42.1 der Distanzhülse 42 vorgesehen. Somit verlaufen die Signalleitungen SL und die Signalleitungen SLI parallel und geradlinig in der Axialrichtung der Distanzhülse 42 und sind in der Umfangsrichtung der Distanzhülse 42 an derselben Position vorgesehen.
Bevorzugt ist zumindest eine Signalleitung SL an der Innenmantelfläche 42.2 der Distanzhülse 42 elektrisch leitend mit einer Signalleitung SL an der Außenmantelfläche 42.1 der Distanzhülse 42 verbunden. Es kann grundsätzlich auch jede Signalleitung SLI mit einer entsprechenden Signalleitung SL elektrisch leitend verbunden werden. Um diese Verbindung bei Bedarf bereit zu stellen, sind in der Distanzhülse 42 feine (Mikro-) Bohrungen 90 zwischen der Rille 88 der Signalleitung SL an der Außenmantelfläche 42.1 und der Signalleitung SLI an der Innenmantelfläche 42.2 vorgesehen, welche sich jeweils in einer Radialrichtung der Distanzhülse 42 erstrecken. Die Bohrungen 90 enthalten (gut) leitendes Material, so dass die Signalleitungen SL über das leitende Material in den Bohrungen 90 elektrisch leitend mit den Signalleitungen SLI verbunden werden können.
Zwar sind in der gezeigten ersten Ausführungsform der Distanzhülse 42 drei Signalleitungen SLI vorgesehen, jedoch ist die Erfindung nicht darauf begrenzt und es können auch eins, zwei, vier, fünf, sechs oder mehr Signalleitungen SLI vorgesehen sein, welche beliebig über die Innenmantelfläche 42.2 der Distanzhülse 42 verteilt sein können. Es ist auch möglich, die gesamte Innenmantelfläche 42.2 der Distanzhülse 42 auszunutzen, und somit Signalleitungen SLI (gleichmäßig) über die gesamte Innenmantelfläche 42.2 zu verteilen.
Mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau der Distanzhülse 42 lassen sich also die für die optische Ausleseeinrichtung 60 erforderlichen Komponenten zuverlässig und platzsparend verdrahten, und die Signale der Fotodiode 66 können zuverlässig und platzsparend zu einer Auswerteeinrichtung übertragen werden. So kann beispielsweise ein für die Beschaltung der Fotodiode 66 vorteilhafter, zusätzlicher Widerstand für die Spannungsteilung an der Innenoberfläche 42.2 der Distanzhülse 42 angebracht und über die Signalleitungen SL, SLI verdrahtet werden.
Alternativ zu der vorstehend beschriebenen Anordnung der Signalleitungen SLI kann es auch genügen, die elektronischen Bauelemente der optischen Ausleseeinrichtung 60, also die IR-Diode 64 und die Fotodiaode 66 über elektrisch leitende Pins mit den Signalleitungen SL auf der Außenmantelfläche 42.1 der Distanzhülse 42 anzuschließen.
In den 16A und 16B ist eine Abwandlung einer Distanzhülse 42' gemäß einer zweiten Ausführungsform gezeigt. Die Distanzhülse 42' gemäß dieser zweiten Ausführungsform weist eine Signalleitung/Signalbahn SL an der Außenmantelfläche 42.1 auf. Grundsätzlich ist die Distanzhülse 42' sehr dünnwandig. Lediglich an den axialen Enden der Distanzhülse 42' ist sie etwas dickwandiger. Die an der Außenmantelfläche 42.1 vorgesehene Rille 88 weist unterschiedliche Tiefen auf. Im Einzelnen ist eine Tiefe der Rille 88 an den axialen Enden der Distanzhülse 42' tiefer/ größer als in dem restlichen, verbleibenden (mittleren) Bereich. Wie aus 16B hervorgeht, ist demnach auch die Signalleitung/Signalbahn SL in unterschiedlicher Tiefe in die Distanzhülse 42' eingebracht, also jeweils tiefer an den axialen Enden, so dass die Distanzhülse 42' insbesondere im mittleren Bereich äußerst dünnwandig ausgebildet werden kann.
Grundsätzlich können auch die Signalleitungen SL und SLI der Distanzhülse 42 gemäß der in den 15A bis 15D dargestellten Ausführungsform in unterschiedlichen Tiefen eingebracht sein (entsprechend der zweiten Ausführungsform). Dies gilt sowohl für an der Außenmantelfläche 42.1 als auch für an der Innenmantelfläche 42.2 angebrachte Signalleitungen SL bzw. SLI. Auch können die Rillen 88 insgesamt unterschiedliche Tiefen aufweisen, das heißt eine erste Rille 88 kann tiefer als eine zweite Rille 88 sein, so dass entsprechend die in Axialrichtung verlaufenden Signalleitungen SL in unterschiedlichen Tiefen in die Distanzhülse 42 eingebracht sein können.
17A und 17B zeigen eine modifizierte Ausgestaltung einer Distanzhülse 42" gemäß einer dritten Ausführungsform. Diese Distanzhülse 42" ist mit Abmessungen dargestellt, wie sie als Distanzhülse 44 zwischen den Wälzlagern 38.1 und 38.2 der Drehlageranordnung 38 benötigt werden. Die Anordnung der Signalleitungen ist jedoch auch auf eine Distanzhülse 42 zwischen den Drehlageranordnungen 36, 38 anwendbar.
Die Distanzhülse 42" gemäß der dritten Ausführungsform weist drei Signalleitungen/Signalbahnen SL an der Außenmantelfläche 42.1 auf. Bevor die Distanzhülse 42" der dritten Ausführungsform weiter beschrieben wird, werden die Ausführungen zur Distanzhülse 42 der ersten Ausführungsform (sieh 15A bis 15D) noch ergänzt: Der Grund, warum die Signalleitungen SL an der Außenmantelfläche 42.1 der Distanzhülse 42 nur in einem unteren Bereich der Rille 88 vorgesehen sind, ist insbesondere der, dass dadurch eine elektrische Trennung der Signalleitungen SL voneinander besser gewährleistet wird. Dies ist erforderlich, da das Gehäuserohr 32 der Handstückverlängerung 20.3, in welches die Distanzhülse 42 bevorzugt eingesetzt werden soll und an welchem die Distanzhülse 42 in der Regel direkt anliegt, häufig aus Metall ist.
Bei der Distanzhülse 42" gemäß der dritten Ausführungsform ist auf jeder Signalleitung SL ein Isolator 92 angeordnet, der ein Einlegeteil, insbesondere aus Silikon, darstellt. Alternativ kann der Isolator 92 auch mittels einer Klebeschicht realisiert werden. Der Isolator 92 ist in der Rille 88 angeordnet bzw. er wird in die Rille 88 eingesetzt und befindet sich somit auf der Signalleitung SL, also mit anderen Worten radial außerhalb der Signalleitung SL. Der Isolator 92 erstreckt sich über eine gesamte axiale Länge der Rille 88 bzw. der Signalleitung SL und bedeckt somit die Signalleitung SL vollständig.
Wie insbesondere aus 17B hervorgeht, sind an den axialen Enden der Distanzhülse 42" in dem Bereich, in welchem der Isolator 42 auf die Signalleitung 34 aufgebracht ist, Aussparungen 94 vorgesehen. Die Aussparungen 94 sind insbesondere vorgesehen, um eine Steckverbindung mit den oben unter Bezug auf die 13 und 14 beschriebenen axialen Enden 86 des Kugellagers 38.1 zu ermöglichen.
Durch die zusätzliche Isolation, welche von dem Isolator 92 bereitgestellt wird, wird das chirurgische Instrument bzw. das Fräshandstück 20, in welches die Distanzhülse 42" einzusetzen ist, unempfindlicher gegenüber eindringende leitende Flüssigkeiten (z.B. eine Kochsalzlösung).
Um die elektronischen Komponenten der optischen Ausleseeinrichtung 60 zu verdrahten können an der Distanzhülse 42 weitere elektrische Kontakte bzw. Kontaktflächen vorgesehen werden. Die an der Innenmantelfläche 42.2 vorliegenden Signalleitungen SLI können dann je nach Lage der Kontaktflächen abschnittsweise unterbrochen werden. Die Signalleitungen SLI können auch nach einem anderen geometrischen Muster verlaufen.
Es ist auch möglich, die Distanzhülse 42 als Multilayer-Hülse auszubilden, so dass sie aus einer Vielzahl von ineinander gesetzten, das heißt in mehreren Schichten angeordneten, Hülsen bzw. Rohren zusammengestellt ist, wobei unterschiedliche Schichten jeweils ausgewählte Signalleitungen tragen können, die dann je nach Bedarf über elektrisch kontaktierende Pins verbunden werden.
Das vorstehend beschriebene Handstück 20, das mit dem auswechselbaren Werkzeug 30 zu einem chirurgischen Instrument zusammenstellbar ist, stellt ein System zur automatischen Erkennung werkzeugspezifischer Daten des Werkzeugs dar. Dieses System kann durch eine mit der optischen Ausleseeinrichtung 60 kommunizierenden Auswerteeinrichtung, mit der die ausgelesenen werkzeugspezifischen Daten in geeigneter Weise verarbeitbar sind, ausgebaut werden. Beispielsweise können die von der optischen Ausleseeinrichtung 60 ausgelesenen Daten, wie Artikelnummer, LOT-Nummer oder MHD, in der Auswerteeinrichtung mit weiteren, zu diesem Werkzeug 30 vorliegenden Daten verknüpft werden und einem Steuergerät des chirurgischen Instruments zur Verfügung gestellt werden.
Die Auswerteeinrichtung kann ferner beispielsweise durch eine Benutzerschnittstelle komplettiert werden, die dazu dient, dem Benutzer des chirurgischen Instruments maßgebliche weitere Informationen über das verwendete Werkzeug 30 mitzuteilen. Diese Benutzerschnittstellen können dabei drahtlos oder drahtgebunden mit dem chirurgischen Instrument in Kommunikation stehen bzw. mit diesem verbunden sein.
Wie bereits weiter oben erwähnt, können die vom optischen Muster kodierten werkzeugspezifischen Daten der Gruppe der anwendungsbezogenen, produktbezogenen und prozessbezogenen Daten zugeordnet sein. Dementsprechend umfangreich kann die Benutzerschnittstelle ausgebildet sein.
Dem Benutzer des chirurgischen Instruments können über eine Anzeigeeinrichtung eine Vielzahl von Informationen über das Werkzeug 30 angezeigt werden. Diese Informationen werden dabei entweder direkt aus den ausgelesenen werkzeugspezifischen Daten oder durch Verarbeitung und Verknüpfung mit gespeicherten Daten erzeugt. Es wird somit eine Werkzeugerkennung bereitgestellt, die mittels Datenübertragung an Peripheriegeräte, wie einer Benutzerschnittstelle, weitergegeben wird und dem Endkunden, also dem Benutzer, ausgewählte Daten in Bezug auf die von der optischen Ausleseeinrichtung 60 ausgelesene Information angezeigt werden. Gleichzeitig können weitere Daten geloggt und weiterverarbeitet werden. Diese Daten können bereits auf einem der Benutzerschnittstelle zugewiesenen Datenträger vorliegen oder aktualisiert werden.
Auf diese Weise können dem Benutzer des chirurgischen Instruments folgende Informationen über das eingesteckte Werkzeug angezeigt werden: ein Bild des Werkzeugs 30, Informationen über den Verwendungszweck und über die Werkzeuggeometrie, der Arbeitsdurchmesser, das Material des Werkzeugs 30, die zulässige Arbeitsdrehzahl, Informationen über den Lagerbestand, Informationen über die Verwendungshistorie. Wenn die automatisch ausgelesenen Daten mit einem Steuergerät für das chirurgische Instrument verknüpft werden, kann beispielsweise in Abhängigkeit von den ausgelesenen Daten automatisch die optimale Drehzahl des Werkzeugs festgelegt bzw. durch Abgleich mit Sensorsignalen, die eine Werkzeugbeanspruchung wiedergeben, ein Warnhinweis bei einer zu hohen Beanspruchung des Werkzeugs 30 zur Anzeige gebracht werden.
Mit dem beschriebenen System zur Erkennung werkzeugspezifischer Daten eines Werkzeugs für ein chirurgisches Instrument wird somit ein Verfahren bereitgestellt, bei dem auf den in eine Handstückverlängerung 20.3 einzusetzenden Schaft 30.2 eines Werkzeugs 30 zumindest ein werkzeugspezifische Daten beinhaltendes und codierendes optisches Muster 50 aufgebracht wird, welches beim Einsetzen des Werkzeugs 30 mittels einer in der Handstückverlängerung 20.3 integrierten optischen Ausleseeinrichtung 60 abgetastet wird. Es werden dabei die für einen sicheren Betrieb des chirurgischen Instruments benötigten werkzeugspezifischen Daten, wie z.B. die Artikelnummer, die LOT-Nummer, das MHD (Verwendungs-Grenzdatum) automatisch schon mit dem Einsetzen des in seiner äußeren Gestalt unverändert gelassenen Werkzeugs, also bei einer geführten translatorischen Bewegung erfasst und erkannt. Das optische Muster wird während einer Relativbewegung bezüglich der optischen Ausleseeinrichtung 60 ausgelesen, mit dem besonderen Vorteil, dass das optische Muster nicht als Ganzes, sondern sequenziell erfasst werden kann, wodurch es genügt, eine punktuell abtastende Optik einzusetzen. Dies ermöglicht es, die optische Ausleseeinrichtung so miniaturisiert auszugestalten, dass sie auch in einem kleinsten radialen Bauraum um den Werkzeugschaft 30.2 herum in der Handstückverlängerung 20.3 Platz findet. Wegen der sequenziellen Abtastung in genau vorgegebener Ausrichtung innerhalb der Werkzeugaufnahme, d.h. in der Handstückverlängerung, ist beim Abtasten dafür gesorgt, dass sich der Abstand zwischen der Schaftoberfläche und der optischen Ausleseeinrichtung nicht ändert, so dass eine recht einfach und damit platzsparend aufgebaute optische Ausleseeinrichtung verwendet werden kann. Der Benutzer des chirurgischen Instruments gelangt auf diese Weise mit einem Minimum an Handgriffen und mit geringem herstellungstechnischen Mehraufwand zu einem Datensatz, der unmittelbar dazu genutzt werden kann, dem Benutzer eine äußerst große Anzahl von Informationen zur Verfügung zu stellen, beispielsweise anzuzeigen, um welches Werkzeug es sich handelt, ob das Werkzeug noch für einen Gebrauch zugelassen oder für die Kombination mit dem betroffenen Handstück geeignet ist, oder welche Betriebsparameter beim Einsatz des Werkzeugs eingehalten werden müssen. Dieser automatisch eingelesene Datensatz kann sogar dazu herangezogen werden, den Betrieb des Werkzeugs zu steuern bzw. zu überwachen, so dass das Werkzeug beispielsweise nicht mehr mit einer falschen Werkzeugaufnahme, einer falschen Drehzahl, einer falschen Schnittgeschwindigkeit oder sonstigen unzulässigen Beanspruchung oder einem falschen Steuerstrom betrieben werden kann. Die ausgelesenen werkzeugspezifischen Daten können auch unmittelbar zu Dokumentationszwecken herangezogen werden, so dass für jedes Werkzeug ein Nutzungsprofil in aktualisierter Form vorliegt.
Die ausgelesenen Daten werden bevorzugt zu einem Steuergerät des chirurgischen Instruments übertragen und dort verarbeitet. Das Steuergerät kann dann vorzugsweise eine Anzeigeeinrichtung ansteuern, so dass verschiedene Informationen über das Werkzeug und dessen Betrieb erfasst und gegebenenfalls angezeigt werden können, so z.B. die Artikelnummer bzw. die Werkzeugbezeichnung, Informationen über die Fertigungscharge (LOT-Nummer) und das längsmögliche Nutzungsdatum (MHD), ein Bild des eingesetzten Werkzeugs, dessen Durchmesser, Informationen über den restlichen Lagerbestand, Warnhinweise auf eine Überbeanspruchung des Werkzeugs und/oder des Handstücks, Hinweise auf eine empfohlene andere Werkzeugauswahl. Aufgrund der automatisch durch den Werkzeuggebrauch erfolgenden Dokumentation gelingt es in vorteilhafter Weise, dem Hersteller der chirurgischen Instrumente und deren Werkzeuge diejenigen Informationen an die Hand zu geben, mit denen dem Kunden eine angepasste und maßgeschneiderte Logistik angeboten werden kann.
Weitere Ausführungsformen der optischen Ausleseeinrichtung
Unter Bezugnahme auf die 18 bis 22 werden schematisch abgewandelte Ausführungsformen des Systems zur Erkennung werkzeugspezifischer Daten eines Werkzeugs für ein chirurgisches Instrument beschrieben.
Die in 18 gezeigte Variante unterscheidet sich hinsichtlich der vorstehend beschriebenen optischen Ausleseeinrichtung 60 lediglich durch eine andere Ausrichtung von IR-Diode 164 und Fotodiode 166. Der sich in Axialrichtung erstreckende Prismenkörper 170 lenkt über eine Prismenfläche bei G das einfallende Licht auf den Strichcode 150 und koppelt das reflektierte Licht bei E wieder in den Prismenkörper 170 ein. Bei S trifft es dann auf die Sensoroberfläche der Fotodiode 166. IR-Diode 164, Prismenkörper 170 und Fotodiode 166 sind nach wie vor im Bereich der Distanzhülse 42 angeordnet.
Bei der Abwandlung gemäß 19 wird der Strichcode 250 durch ein optisches System mit Lichtquelle LQ und Mini-Kamera MK abgetastet und erfasst.
Bei der modifizierten Ausführungsform gemäß 20 wird zur Lichteinkopplung ein flexibler Lichtleiter 98 verwendet, welcher Licht beispielsweise von einer IR-Diode 364 in den Bereich der Distanzhülse 42 leitet. Das vom Strichcode 350 reflektierte Licht wird bei E in einen Prismenkörper 370 eingekoppelt und schließlich von einer Fotodiode 366 erfasst. Bei dieser Variante kann die Lichtquelle außerhalb der Handstückverlängerung 20.3 angeordnet sein.
Bei der Ausführungsform gemäß 21 entfällt der Prismenkörper. Stattdessen werden zur Abtastung des Strichcodes 450 zwei flexible Lichtleiter 498.1 und 498.2 herangezogen. Das Licht, das von einer IR-Diode 464 ausgesendet sein kann, wird durch den Lichtleiter 498.1 eingespeist. Das am Strichcode 450 reflektierte Licht wird über einen weiteren Lichtleiter 498.2 zu einer Fotodiode 466 geleitet.
Vorstehend wurden Ausführungsformen beschrieben, bei denen das optische Muster auf dem Werkzeugschaft 30.2 beim Einsetzen des Werkzeugs 30, d.h. während einer axialen Einsetzbewegung des Werkzeugs 30 ausgelesen wird. Der dabei verwendete Strichcode 50 dabei in Längsrichtung des Werkzeugschafts 30.2 angeordnet.
22 zeigt eine Anordnung, bei der das optische Muster in der Ausgestaltung als Strichcode 550 in Umfangsrichtung des Werkzeugschaft 530.2 verläuft bzw. in den Werkzeugschaft 530.2 eingeschrieben ist. Bei dieser Anordnung kann der Werkzeugschaft 530.2 mehrere Strichcode-Ringe 550 bis 550.4 tragen, die gesondert von zugeordneten optischen Ausleseeinrichtungen, beispielsweise von Lichtleiteranordnungen 598.1 bis 598.4 abgetastet werden, die ähnlich wie bei der Ausführungsform gemäß 21 aufgebaut sind. Bei dieser Variante kann das optische Muster nicht mehr bei der Einsteckbewegung abgelesen werden. Es kann abgelesen werden, sobald das Werkzeug 30 eine feste axiale Position in der Handstückverlängerung 20.3 eingenommen hat, beispielsweise, sobald das Werkzeug 30 mit seinem Mitnehmerabschnitt 30.3 im Kopplungsabschnitt 20.1 der Handstückverlängerung 20.3 einrastet. Es genügt dann eine Drehbewegung des Werkzeugs 30, um sämtliche Strichcodes 550 bis 550.4 gleichzeitig auszulesen. Dieser Auslesevorgang kann beispielsweise durch eine Taste am Handstück des chirurgischen Instruments oder bei erstmaliger Betätigung des Antriebsmotors (Hand- oder Fußschalter) im Handstück getriggert werden. Die Präzision des Auslesevorgangs ist ebenso hoch wie bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform, denn die räumliche feste Lagezuordnung von Strichcode und optischer Ausleseeinrichtung ist unverändert gut fixiert.
Die Strichcodes 550. 1 bis 550.4 können auch so ausgebildet sein, dass sie jeweils nur eine Teilinformation über die werkzeugspezifischen Daten beinhalten.
Selbstverständlich sind weitere Abweichungen von den beschriebenen Ausführungsformen möglich, ohne den Grundgedanken der Erfindung zu verlassen.
So kann der Auslesevorgang bei der Ausführungsform gemäß 22 auch schon in einer Zwischenstellung, vorzugsweise einer Raststellung, beim Einsetzen des Werkzeugs vorgesehen sein, in der das Werkzeug 30 von Hand gedreht wird.
Die Drehlageranordnungen 36, 38 können anstelle von Doppellagern auch von einfachen Wälzlagern, wie z.B. Nadellagern, aber auch von Gleitlagern gebildet sein.
Der Werkzeugschaft 30.2 kann auch mehrere optische Muster tragen.
Die Erfindung schafft somit ein Verfahren und ein System zur automatischen Erkennung werkzeugspezifischer Daten eines mit einem stiftartigen Schaft, vorzugsweise mit einem Außendurchmesser im mm-Bereich, in eine rohrförmige Handstückverlängerung eines chirurgischen Instruments koaxial einsetzbaren Werkzeugs. Es zeichnet sich dadurch aus dass auf den Werkzeugschaft zumindest ein die Daten beinhaltendes und codierendes optisches Muster aufgebracht und beim Einsetzen des Werkzeugs und/oder bei Drehung des positioniert eingesetzten Werkzeugs mittels einer in der Handstückverlängerung integrierten optischen Ausleseeinrichtung abgetastet wird.
Bezugszeichenliste

20: Handstück
20.1: Kopplungsabschnitt
20.2: Handstück-Hauptkörper
20.3: Handstückverlängerung
20.4: Werkzeugaufnahme
30: Werkzeug
30.1: Werkzeugspitze
30.2: Schaft
30.3: Mitnehmerabschnitt
32: Gehäuserohr
34: Werkzeugaufnahmekörper
36: Drehlageranordnung
36.1: Wälzlager
36.2: Wälzlager
38: Drehlageranordnung
38.1: Wälzlager
38.2: Wälzlager
40: Distanzhülse
42, 42', 42": Distanzhülse
42.1, 42.1', 42.1": Außenmantelfläche
42.2: Innenmantelfläche
44: Distanzhülse
46: Kopplungsmimik
50, 150, 250, 350, 450, 550: Strichcode
60: optische Ausleseeinrichtung
62: Leseabschnitt
64, 164, 364, 464: IR-Diode
66, 166, 266 366, 466: Fotodiode
70: Prismenkörper
70.1: Lichteintrittssabschnitt
70.2: Lichttransportabschnitt
70.3: Lichtumwandlungsabschnitt
72: Kontaktfläche
74: Spiegelfläche
76: verspiegelte Fläche
78: Aussparung
80: Außenring
82: Bohrungen
86: axiale Enden
88, 88': Rillen
90: Bohrungen
92: Isolator
94: Aussparungen
98, 498.1, 498.2: Lichtleiter
SL, SLI: Signalleitungen
MK: Mikrokamera
LQ: Lichtquelle
G, E, F, R, S: Punkte im Strahlengang der optischen Ausleseeinrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 5028057 A [0002]
EP 0269562 B1 [0002]
EP 0721820 A1 [0002]
US 5028057 [0002]

Claims

Verfahren zur Erkennung werkzeugspezifischer Daten eines mit einem stiftartigen Schaft (30.2), vorzugsweise mit einem Außendurchmesser im mm-Bereich, in eine rohrförmige Handstückverlängerung (20.3) eines chirurgischen Instruments koaxial einsetzbaren Werkzeugs (20), dadurch gekennzeichnet, dass auf den Schaft (30.2) zumindest ein die Daten beinhaltendes und codierendes optisches Muster (50; 550) aufgebracht wird, und das optische Muster (50; 550) beim Einsetzen des Werkzeugs (20) und/oder bei Drehung des axial positioniert eingesetzten Werkzeugs (20) mittels einer in der Handstückverlängerung (20.3) integrierten optischen Ausleseeinrichtung (60) abgetastet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Muster als Strichcode (50; 550) ausgestaltet ist, der der Oberfläche des Schaftes (30.2) dauerhaft, vorzugsweise durch Materialabtrag, besonders bevorzugt durch Laserbeschriftung, eingeschrieben ist.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Strichcode (50) in Längsrichtung des Schafts (30.2) verläuft, wobei vorzugsweise die Striche ringförmig ausgebildet sind.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Strichcode (550) in Umfangsrichtung des Schafts (30.2) verläuft.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Ausleseeinrichtung (60) auf der Innenseite der rohrförmigen Handstückverlängerung (20.3) positioniert ist und einen Leseabschnitt (62) hat, an dem das optische Muster (50; 550), vorzugsweise ein Strichcode, beim Einsetzen des Werkzeugs (30) und/oder bei Drehung des eingesetzten Werkzeugs (30) vorbeibewegt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Ausleseeinrichtung (60) von einem Prismen-Strichcode-Scanner gebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Ausleseeinrichtung (60) mit einer Lichtquelle in der Ausgestaltung als IR-Diode (64; 164; 364; 464) arbeitet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Ausleseeinrichtung (60) mit einer Signalerfassungseinrichtung in der Ausgestaltung als Fotodiode (66; 166; 366; 466) oder Mini-Kamera (MK) arbeitet.
System zur Erkennung werkzeugspezifischer Daten eines mit einem stiftartigen Schaft (30.2), vorzugsweise mit einem Außendurchmesser im mm-Bereich in eine rohrförmige Handstückverlängerung (20.3) eines chirurgischen Instruments koaxial einsetzbaren Werkzeugs (30), gekennzeichnet durch zumindest ein auf dem Schaft (30.2) dauerhaft aufgebrachtes, die Daten beinhaltendes und codierendes optisches Muster (50; 550), und eine in die Handstückverlängerung (20.3) integrierte optische Ausleseeinrichtung (60), mit der das optische Muster (50; 550) beim Einsetzen des Werkzeugs (20) und/oder bei Drehung des positioniert eingesetzten Werkzeugs (30) abtastbar ist.
System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Muster als Strichcode (50; 550) ausgestaltet ist, der der Oberfläche des Schaftes (20.3) dauerhaft, vorzugsweise durch Materialabtrag, besonders bevorzugt durch Laserbeschriftung, eingeschrieben ist.
System nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Strichcode (50) in Längsrichtung des Schafts (20.3) verläuft, wobei vorzugsweise die Striche ringförmig ausgebildet sind.
System nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Strichcode (550) in Umfangsrichtung des Schafts (20.3) verläuft.
System nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Ausleseeinrichtung (60) auf der Innenseite der rohrförmigen Handstückverlängerung (20.3) positioniert ist und einen Leseabschnitt (62) hat, an dem das optische Muster (50; 550), vorzugsweise ein Strichcode, beim Einsetzen des Werkzeugs (20) und/oder bei Drehung des positioniert eingesetzten Werkzeugs (20) vorbeibewegbar ist.
System nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die rohrförmige Handstückverlängerung (20.3) zumindest eine sich an der Innenseite der rohrförmigen Handstückverlängerung (20.3) abstützende Drehlageranordnung (36) für das Werkzeug (30) hat, und dass die optische Ausleseeinrichtung (60) in einem axial zur Drehlageranordnung (36) benachbarten Raum untergebracht ist.
System nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die rohrförmige Handstückverlängerung (20.3) im Bereich ihres distalen Endabschnitts ein Paar von Drehlageranordnungen (36, 38), insbesondere von Wälzlageranordnungen (36.1, 36.2, 38.1, 38.2), aufnimmt, die mittels einer Distanzhülse (42) in der rohrförmigen Handstückverlängerung (20.3) axial positioniert sind, wobei die optische Ausleseeinrichtung (60) in die Distanzhülse (42) integriert ist.
System nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Ausleseeinrichtung (60) von einem Prismen-Strichcode-Scanner gebildet ist.
System nach einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Ausleseeinrichtung mit einer Lichtquelle in der Ausgestaltung als IR-Diode (64; 164; 364; 464) arbeitet.
System nach einem der Ansprüche 9 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Ausleseeinrichtung mit einer Signalerfassungseinrichtung in der Ausgestaltung als Fotodiode (66; 166) oder Mini-Kamera (MK) oder arbeitet.
System nach einem der Ansprüche 9 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Ausleseeinrichtung (60) eine elektrische Versorgung hat, welche zumindest eine Signalleitung (SL, SLI) hat, die durch eine Komponente der Drehlageranordnung (38) geführt ist.
System nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Ausleseeinrichtung (60) eine elektrische Versorgung hat, welche zumindest eine Signalleitung (SL, SLI) hat, die durch die Distanzhülse (42; 42'; 42") geführt ist.
System nach einem der Ansprüche 9 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die werkzeugspezifischen kodierten Daten der Gruppe der anwendungsbezogenen, produktbezogenen und prozessbezogenen Daten zugeordnet sind.
System nach Anspruch 21, mit einer mit der optischen Ausleseeinrichtung kommunizierenden Auswerteeinrichtung, mit der die ausgelesenen werkzeugspezifischen Daten verarbeitbar sind.
System nach Anspruch 22, gekennzeichnet durch eine Anzeigeeinrichtung, mit der ein von der Auswerteeinrichtung ermitteltes Ergebnis zur Anzeige bringbar ist.
Handstück eines chirurgischen Instruments zur Erkennung werkzeugspezifischer Daten eines mit einem stiftartigen Schaft (30.2), vorzugsweise mit einem Durchmesser im mm-Bereich, in eine rohrförmige Handstückverlängerung (20.3) koaxial einsetzbaren Werkzeugs (30), gekennzeichnet durch eine in die Handstückverlängerung (20.3) integrierte optische Ausleseeinrichtung (60), mit der ein auf dem Schaft (30.2) vorzugsweise dauerhaft aufgebrachtes, die Daten beinhaltendes und codierendes optisches Muster (50; 550) beim Einsetzen des Werkzeugs (30) und/oder bei Drehung des positioniert eingesetzten Werkzeugs (30) abtastbar ist.
Handstück nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Ausleseeinrichtung (60) auf der Innenseite der rohrförmigen Handstückverlängerung (20.3) positioniert ist und einen Leseabschnitt (62) hat, an dem das optische Muster (50; 550), vorzugsweise ein Strichcode, beim Einsetzen des Werkzeugs (30) und/oder bei Drehung des positioniert eingesetzten Werkzeugs (30) vorbeibewegbar ist.
Handstück nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass die rohrförmige Handstückverlängerung (20.3) zumindest eine sich an der Innenseite der rohrförmigen Handstückverlängerung (20.3) abstützende Drehlageranordnung (36) für das Werkzeug (30) hat, und dass die optische Ausleseeinrichtung (60) in einem axial zur Drehlageranordnung (36) benachbarten Raum untergebracht ist.
Handstück nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die rohrförmige Handstückverlängerung (20.3) im Bereich ihres distalen Endabschnitts ein Paar von Drehlageranordnungen (36, 38), insbesondere von Wälzlageranordnungen (36.1, 36.2, 38.1, 38.2), aufnimmt, die mittels einer Distanzhülse (42) in der rohrförmigen Handstückverlängerung (20.3) axial positioniert sind, wobei die optische Ausleseeinrichtung (60) in die Distanzhülse (42) integriert ist.
Handstück nach einem der Ansprüche 24 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Ausleseeinrichtung (60) von einem Prismen-Strichcode-Scanner gebildet ist.
Handstück nach einem der Ansprüche 24 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Ausleseeinrichtung mit einer Lichtquelle in der Ausgestaltung als IR-Diode (64; 164; 364; 464) arbeitet.
Handstück nach einem der Ansprüche 24 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Ausleseeinrichtung mit einer Signalerfassungseinrichtung in der Ausgestaltung als Fotodiode (66; 166; 366; 466) oder Mini-Kamera (MK) arbeitet.
Handstück nach einem der Ansprüche 24 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Ausleseeinrichtung (60) eine elektrische Versorgung hat, welche zumindest eine Signalleitung (SL, SLI) hat, die durch eine Komponente (44) einer Drehlageranordnung (38) geführt ist.
Handstück nach einem der Ansprüche 27 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Ausleseeinrichtung (60) eine elektrische Versorgung hat, welche zumindest eine Signalleitung (SL, SLI) hat, die durch die Distanzhülse (42; 42'; 42"; 44) geführt ist.
Handstück nach Anspruch 21, gekennzeichnet durch eine Schnittstelle zu einer Auswerteeinrichtung, mit der die ausgelesenen werkzeugspezifischen Daten verarbeitbar sind.
Werkzeug für ein System nach einem der Ansprüche 9 bis 23, mit einem in eine Handstückverlängerung (20.3) axial einsetzbaren stiftartigen Schaft (30.2), vorzugsweise mit einem Außendurchmesser im mm-Bereich, und einem auf den Schaft (30.2) dauerhaft aufgebrachten, werkzeugspezifische Daten beinhaltenden und codierenden optischen Muster (50), das derart ausgebildet ist, dass es mittels einer in die Handstückverlängerung (20.3) integrierten optischen Ausleseeinrichtung (60) beim Einsetzen des Werkzeugs (20) und/oder bei Drehung des positioniert eingesetzten Werkzeugs (20) abtastbar ist.
Werkzeug nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Muster als Strichcode (50; 550) ausgestaltet ist, der der Oberfläche des Schaftes (30.2) durch Materialabtrag, vorzugsweise durch Laserbeschriftung, eingeschrieben ist.
Werkzeug nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass der Strichcode (50) in Längsrichtung des Schafts (30.2) verläuft, wobei vorzugsweise die Striche ringförmig ausgebildet sind.
Werkzeug nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass der Strichcode (50; 550) unsymmetrisch ist.
Werkzeug nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass der Strichcode (550) in Umfangsrichtung des Schafts (30.2) verläuft.