DE102020124319A1 - Verwendung einer mobilen Energieumwandlungsanlage zum Betreiben einer medizinischen Vorrichtung und eines Sterilgutkreislauf-Überwachungssystems - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verwendung einer eine Bewegungsenergie in eine elektrische Energie umwandelnden Energieumwandlungsanlage (9) zum Versorgen zumindest einer elektrischen Komponente (13) einer medizinischen Vorrichtung (1), insbesondere einer Transport- und/oder Lagerungsvorrichtung für Sterilgut, vorzugsweise eines Schrankwagens, eines Regalwagens, Bereitstellungstischs und/ oder eines Entsorgungswagens, mit elektrischer Energie, die aus der Bewegung zumindest eines Bestandteils (2) der medizinischen Vorrichtung (1) und/oder der ganzen medizinischen Vorrichtung (1) selbst erzeugt wird. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Verwendung einer eine Bewegungsenergie in eine elektrische Energie umwandelnden Energieumwandlungsanlage (9) zur Bereitstellung einer zumindest eine elektrische Komponente (13) aufweisenden medizinischen Vorrichtung (1), sowie ein Überwachungssystem (14) eines Sterilgutkreislaufs (11).

Description

• Technisches Gebiet
• Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung einer (modularen) mobilen Energieumwandlungsanlage zum Versorgen zumindest einer elektrischen Komponente einer medizinischen, vorzugsweise beweglichen/mobilen Vorrichtung, die Verwendung der (modularen) mobilen Energieumwandlungsanlage zur Bereitstellung der, zumindest eine elektrische Komponente aufweisenden medizinischen, vorzugsweise beweglichen Vorrichtung und ein mit der (modularen) mobilen Energieumwandlungsanlage ausgerüsteten medizinischen Vorrichtung aufweisendes Überwachungssystem eines Sterilgutkreislaufs, insbesondere zum Tracking bzw. Datenaustausch.
• Hintergrund der Erfindung
• In einem Krankenhaus ist es grundsätzlich von großer Bedeutung zu wissen, wo und in welchem Prozessschritt sich bestimmte Instrumentarien, insbesondere Sterilgut, befinden, da ohne das korrekte Sterilgut (in richtiger Menge und richtiger Qualität) beispielsweise keine Operation stattfinden kann. Deshalb erfordert vor allem die Sterilgutversorgung ein Höchstmaß an Hygiene, Präzision und Zuverlässigkeit. Die Sterilgutversorgung zählt daher zu den wichtigsten und zugleich sensibelsten Bereichen eines Krankenhauses. Hierbei geht es immer wieder um Schnelligkeit und Sicherheit.
• Alle Instrumentarien müssen eine bestimmte Abfolge an Arbeitsschritten durchlaufen und zudem inventarisiert und bei Nicht-Benutzung gelagert werden. Für Sterilisation, Transport und Lagerung ist das Sterilgut in Weichverpackungen oder Sterilgutcontainern verpackt. Die Weichverpackungen sind dabei teilweise in zusätzlichen Boxen untergebracht. Die Lagerung selbst findet in offenen oder geschossenen Regalsystemen in speziell dafür vorgesehenen Räumlichkeiten statt. Der Transport zwischen Sterilisation und Lager bzw. zwischen Lager und OP bzw. vom OP in die ZSVA erfolgt dabei in der Regel in entsprechenden Wägen. Dabei kommen je nach Anforderung fahrbare Schrankwägen, Regalwägen bzw. fahrbare Bereitstellungstische oder Entsorgungstische zum Einsatz. Dies erfordert eine hohe Dokumentationsdichte und dient der Prävention von Reklamationen sowie der Patientensicherheit. Ein lückenloses Dokumentationssystem bringt den Nachweis, in welchem Prozessschritt welcher Mitarbeiter mit der Bearbeitung betraut war, und welche Prozesse verwendet wurden.
• Die Sterilgutversorgung muss sicherstellen, dass von dem aufbereiteten Medizinprodukt bei der Benutzung keine Gefahr von Gesundheitsschäden im Sinne von Infektionen, pyrogenbedingten, allergischen und toxischen Reaktionen ausgeht. Für eine Risikominimierung ist es daher von Vorteil, dass die Instrumentarien mit einer Kennzeichnung, vorzugsweise einem RFID-Tag, versehen sind und in Kombination mit den Containern/Weichverpackungen über Antennen auslesbar sind und so automatisch die durchlaufenen Arbeitsschritte erfasst und dokumentiert werden können. Aktuell werden sterilisierte Instrumentarien in Containern gelagert und mit einer Plombe als Siegel der Sterilität versehen. Demnach kann das Sterilgut bei einem beschädigten Siegel nicht mehr verwendet werden, unabhängig davon, ob die Instrumentarien noch die Erfordernisse der Sterilität erfüllen würden oder nicht.
• Für einen solchen automatischen Erkennungsprozess ist die Stromversorgung zum Auslesen und/ oder ggf. Beschreiben der verbauten Tags und Antennen für Datenübertragungssysteme, der Speicher- und Kommunikationseinheiten usw. essentiell.
• In der 3 ist ein allgemein bekannter Sterilgutkreislauf auf die wesentlichen Schritte bzw. Stationen zusammengefasst. Daraus ergibt sich, dass insbesondere in den Bereichen „Bereitstellung“, „Nutzung“ sowie „Kontrolle, Pflege, Funktionsprüfung“, „Verpackung, Kennzeichnung“ medizinische Produkte überdurchschnittlich bewegt werden und daher temporär aus dem installierten Überwachungssystem fallen. In anderen Worten ausgedrückt, stellen zumindest diese Bereiche Überwachungs-Leerräume dar, sodass eine kontinuierliche, engmaschige Dokumentation des Standorts von Sterilgütern nicht möglich ist.
• Es hat sich ferner gezeigt, dass sich Sterilgut insbesondere in den vorstehend genannten Überwachungs-Leerräumen in der Regel in/auf beweglichen/mobilen Transport-/Lagerungsvorrichtungen befinden, insbesondere die vorstehend genannten Schrankwägen, Regalwägen oder auch fahrbare Bereitstellungstische oder Entsorgungstische. Es ist zwar denkbar, diese beweglichen/mobilen Transport-/Lagerungsvorrichtungen ebenfalls mit Überwachungselektronik auszustatten, um eine möglichst lückenlose Dokumentation des Sterilgutkreislaufs zu erhalten, indessen muss diese Überwachungselektronik ebenfalls mit Energie versorgt werden, die beispielsweise aus dem örtlichen Stromnetz und/oder ggf. einem EnergieZwischenspeicher (Batterie) entnommen werden kann.
• Das Problem hier ist jedoch, dass die Zuverlässigkeit der Energiebereitstellung von der Sorgfalt des Bedieners abhängt, der entweder immer oder zumindest in regelmäßigen Abständen für eine Stromversorgung aus dem örtlichen Stromnetz sorgen muss. Zur Lösung dieses Problems wären z.B. Alarmanlagen denkbar, die rechtzeitig auf eine drohende Energieunterversorgung hinweisen. Jedoch sind solche Warnsysteme insbesondere im medizinischen Alltag nicht nur lästig, sondern ggf. auch irritierend, da sie in der Regel einen Hinweis auf eine Gefahrensituation geben, was vorliegend nicht der Fall wäre, und daher sparsam zu verwenden sind.
• Kurzbeschreibung der Erfindung
• Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Möglichkeit zu schaffen, einer elektrischen Komponente einer medizinischen, beweglichen/mobilen Vorrichtung, insbesondere einer beweglichen/mobilen Transport-/Lagerungsvorrichtungen für Sterilgut zuverlässig ausreichende Energie bereitzustellen und so einer Energieunterversorgung weitestgehend vorzubeugen.
• Diese Aufgabe wird durch die Verwendung einer, eine Bewegungsenergie in eine elektrische Energie umwandelnden Energieumwandlungsanlage an manuell beweglichen Teilen wie Rädern, Schubladen, Türen, etc. der medizinischen, beweglichen/mobilen Vorrichtung gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst.
• Der Kern der Erfindung besteht demzufolge darin, zunächst die Häufigkeit des Auftretens einer Bewegung/Betätigung der jeweiligen beweglichen Teile der betreffenden medizinischen, beweglichen/mobilen Vorrichtung im Rahmen eines Sterilgutkreislaufs zu erfassen und daraus die Bewegungs-Gesamtenergie zu bewerten. In Abhängigkeit dieser Bewertung ist es dann möglich, an bestimmten, Bewegungsenergie-reichen Teilen der medizinischen, beweglichen/mobilen Vorrichtung Generatoren beispielsweise in Form von Dynamos oder anderweitige Energie-Umwandlungsgeräte dieser Gattung anzubringen und so die Bewegungsenergie der betreffenden Teile in Form von elektrischer Energie zu harvesten.
• Gemäß der Offenbarung hat sich nämlich herausgestellt, dass andersartige Energieformen wie Wärme oder Licht zu wenig ergiebig sind, die autarke Energieversorgung einer elektrischen Komponente einer medizinischen, beweglichen/mobilen Vorrichtung, insbesondere einer beweglichen/mobilen Transport-/Lagerungsvorrichtungen für Sterilgut langfristig zu gewährleisten und daher deren Installation unwirtschaftlich ist. Jedoch hat die Erfinderin erkannt, dass insbesondere im Rahmen eines allgemein bekannten Sterilgutkreislaufs bewegliche Teile der medizinischen beweglichen/mobilen Vorrichtung, insbesondere Transport-/Lagerungsvorrichtungen, vorzugsweise Schrankwägen, Regalwägen oder fahrbare Bereitstellungstische oder Entsorgungstische sowie die medizinische beweglichen/mobilen Vorrichtung selbst so häufig bewegt/betätigt werden, dass die daraus umwandelbare Bewegungsenergie ausreicht, beispielsweise einen elektrischen Energiespeicher zur Versorgung der elektrischen Komponente zu laden und so eine kontinuierliche Stromversorgung sicherzustellen.
• In anderen Worten ausgedrückt, wird die vorstehende Aufgabe in der vorliegenden Offenbarung durch die Verwendung einer solchen modularen Energieumwandlungsanlage zum Versorgen zumindest einer elektrischen Komponente einer medizinischen, beweglichen Vorrichtung, vorzugsweise eines Schrankwagens, Regalwagens, Bereitstellungstischs und/ oder Entsorgungswagens gelöst, die dazu vorgesehen und ausgebildet sowie angeordnet/platziert ist, eine Bewegung zumindest eines Bestandteils der beweglichen Vorrichtung und/oder der ganzen beweglichen Vorrichtung selbst bzw. die dadurch erzeugter Bewegungsenergie in elektrische Energie umzuwandeln.
• Hierbei ist die modulare Energieumwandlungsanlage vorzugsweise mit einem Generator, einem Regler und einer Energiespeichereinheit ausgebildet. Der Generator ist an zumindest einem Bestandteil, vorzugsweise an zumindest einer Rolle/Rad der beweglichen medizinischen Vorrichtung (Transport-/ Lagerungsvorrichtung für Sterilgut) angebracht und/ oder befestigt, wobei der Bestandteil unter dem Gesichtspunkt der Häufigkeit seiner (manuellen) Betätigung im Rahmen eines Sterilgutkreislaufs ausgewählt wurde. Der Regler, vorzugsweise ein Laderegler, ist dazu vorgesehen und ausgebildet, die elektrische Energie in eine Gleichspannung umzuwandeln, und der Energiespeicher/Energiespeichereinheit ist dazu vorgesehen und ausgebildet, die von dem Regler ausgegebene Gleichspannung zwischen zu speichern und in Abhängigkeit zumindest eines Triggerpunkts an einen Verbraucher abzugeben.
• In anderen Worten, wird durch die Bewegung einzelner Komponenten bzw. der ganzen beweglichen Vorrichtung die entstandene Bewegungsenergie in elektrische Energie umgewandelt und gegebenenfalls gepuffert, sprich zwischengespeichert, und dann bei entsprechendem Trigger dem Verbraucher zur Verfügung gestellt. Hierbei ist eine bevorzugte Lösung, dass der Generator an einer oder mehreren Rollen der beweglichen Vorrichtung angebracht ist, um die Bewegungsenergie in elektrische Energie umzuwandeln. Alternativ oder zusätzlich zu den Rollen ist es beispielsweise auch möglich, durch Öffnen und Schließen einer Tür/ der Türen und/ oder einer Schublade entsprechend Energie zu gewinnen. Hierzu können beispielsweise auch Superkondensatoren und/ oder Piezoelemente eingesetzt werden.
• Der Laderegler/ Richter muss die induzierte Wechselspannung des Generators in eine Gleichspannung umwandeln. Ferner ist davon auszugehen, dass die medizinische, vorzugsweise bewegliche Vorrichtung, insbesondere der Wagen/ Regalschrank, nicht mit konstanter Geschwindigkeit bewegt wird. Aus dem Grund ist eine entsprechende Laderegelung notwendig, um bei Ausführung des Stromspeichers als Energiespeichereinheit, etwa als Akku, diesen entsprechend zu schonen und mit geringeren Schwankungen in der Spannung zu versorgen.
• Um die benötigte Energie eines Verbrauchers, vorzugsweise elektrischen Verbrauchers, möglichst gering zu halten, ist zusätzlich eine intelligente Art der Ansteuerung der Verbraucher erforderlich. Es macht beispielsweise keinen Sinn, dass ein Sender permanent senden und/ oder empfangen will. Da die Verbraucher im Standby-Modus nahezu keine Energie benötigen, ist es sinnvoll diese erst durch definierte Triggerpunkte zu aktivieren.
• Es ist von Vorteil, wenn die modulare Energieumwandlungsanlage dafür vorgesehen und angepasst, dass der Regler/ Laderegler und/ oder der Generator selbst derart vorgesehen und ausgebildet ist, um erst nach einem Anfahrmoment die elektrische Energie zu erzeugen und/ oder umzuwandeln. In anderen Worten ist es vorteilhaft, wenn der Generator erst während der Fahrt in die Stromerzeugung geht. Die Rollreibung während der Fahrt ist wesentlich geringer als die Anfahrtsreibung. Damit ist gewährleistet, dass während dem Anfahren bzw. Beschleunigen nicht zusätzlich noch das Antriebsmoment des Dynamos entgegenwirkt.
• Bevorzugter Weise ist die Energieumwandlungsanlage dafür vorgesehen und angepasst, dass der Regler so vorgesehen und ausgebildet, um die Gleichspannung erst ab einem vordefinierten Spannungswert an die Energiespeichereinheit weiterzugeben. Dies hat den Vorteil eines homogeneren Ladevorgangs und führt zudem zu geringeren Spannungsschwankungen zum Schonen der Energiespeichereinheit.
• Vorteilhafterweise ist die Energieumwandlungsanlage dafür vorgesehen und angepasst, dass die Energiespeichereinheit einen Akkumulator oder einen Kondensator, vorzugsweise einen Superkondensator aufweist, wobei die Energiespeichereinheit insbesondere dazu vorgesehen und ausgelegt ist, Kapazitäten in einem Bereich von 50 mAH bis 3000 mAH bereitzustellen. Dies hat den Vorteil, dass mittels dieser Energiespeichereinheit ausreichend viel Energie, vorzugsweise während dem Durchlaufen des Sterilgutkreislaufs, den Verbrauchern zur Verfügung gestellt werden kann.
• Es ist bevorzugt, wenn die modulare Energieumwandlungsanlage dafür vorgesehen und angepasst ist, dass der zumindest eine Triggerpunkt durch Bewegung, der ganzen beweglichen Vorrichtung und/ oder zumindest eines Bestandteils der beweglichen Vorrichtung gesetzt ist. Hierbei ist es von Vorteil, den Trigger/ Triggerpunkt nur durch Bewegung zu setzen, da damit die Energieumwandlung einhergeht. Unter einer derartigen Bewegung ist beispielsweise das Öffnen oder Schließen einer Wagen-/Schranktür oder Schublade und/ oder das Anfahren der beweglichen Vorrichtung selbst zu verstehen. Ferner ist es je nach UseCase und weiterer Verbraucherart bevorzugt, wenn weitere Triggerpunkte für den jeweiligen Verbraucher gesetzt sind. Idealerweise so, dass nicht die Gefahr besteht, dass die Energiespeichereinheit bzw. der Akku tiefenentleert wird.
• Bevorzugter Weise ist die Energieumwandlungsanlage dafür vorgesehen und angepasst, dass die zumindest eine elektrische Komponente für eine Erfassung und/ oder Weitergabe von Daten und/ oder Informationen vorgesehen und angepasst ist. Grundsätzlich ist Ziel des Systems, Daten zu Inhalt der beweglichen Vorrichtung, vorzugsweise des Regal-/ Schrankwagens, sowie dessen Position im Sterilgutkreislauf zu generieren und weiter zu übermitteln. Hierbei besteht der Verbraucher vorzugsweise aus einem System aus Antennen zur Datenaufnahme/ Abfrage und zur Datenweitergabe. Insbesondere sind Systeme verbaut, welche Energie benötigen.
• Einige beispielhafte Ausführungen der elektrischen Komponenten bzw. der Erfassung und/ oder Weitergabe von Daten und/ oder Informationen sind Antennen zum Auslesen passiver RFID Tags, insbesondere NFC-Tags, welche in der Lage sind bzw. dafür angepasst sind, den Wageninhalt und/ oder Containerinhalt auszulesen. Ferner können Bluetooth-Low-Energy-Module zur weiteren Kommunikation mit anderen Modellen eingesetzt werden. Das Ziel ist grundsätzlich die Übertragung der generierten Daten in ein cloudbasiertes-System. Dies kann zum Beispiel über Bluetooth LE mittels weiterer fest installierter Kommunikationsmittel erfolgen, welche dann direkt über ein Gateway verfügen oder wiederum mit diesem kommunizieren können. Die Kommunikationsmittel können sämtliche bekannte Geräte sein, die eine Kommunikation ermöglichen. Eine weitere Möglichkeit ist das direkte Versenden der Daten über 5G bzw. LTE, anstelle des Gateways, alternativ gegebenenfalls auch über WLAN. Unter einem Gateway ist in der Informatik eine Komponente - Hard- und/ oder Software - zu verstehen, welche zwischen zwei Systemen eine Verbindung herstellt. Die Bezeichnung Gateway impliziert hierbei, dass die weitergeleiteten Daten bearbeitet werden.
• Es ist von Vorteil, wenn die Erfassung und/ oder Weitergabe von Daten und/ oder Informationen in einem vorbestimmten Intervall und vorzugsweise, während die medizinische, vorzugsweise bewegliche Vorrichtung in Bewegung ist, erfolgt/ durchgeführt wird. In anderen Worten, kann ein Triggerpunkt für das Auslesen des Inhaltes in der beweglichen Vorrichtung/ in dem Wagen beispielsweise nach dem Öffnen oder Schließen der Türen/ Schubladen über einen definierten Zeitraum gesetzt sein, oder wenn festgestellt wird, dass der Wagen nach einer Bewegung stillsteht oder umgekehrt nach Stillstand wieder bewegt wird. Dies Auslesezeit selbst kann sich dabei auf eine Sekunde beschränken und sich über eine definierte Anzahl in einem definierten Intervall, beispielsweise alle 30 Sekunden, wiederholen.
• Es ist bevorzugt, wenn die Energieumwandlungsanlage dafür vorgesehen und angepasst ist, dass der Generator als ein Dynamo, weiter bevorzugt als ein Nabendynamo, ausgebildet ist. Alternativ sind sämtliche Dynamotypen denkbar. Die unterschiedlichen Dynamotypen sind so adaptiert, um die kinetische Energie bei Bewegung der medizinischen beweglichen Vorrichtung/ des medizinischen Wagens/ der medizinischen Wägen von beispielsweise den Rollen in elektrische Energie umzuwandeln. Der Nabendynamo ist insbesondere wegen der Wartungsfreiheit sowie aufgrund des guten bzw. besten Wirkungsgrades zu bevorzugen. Dieser erzeugt zudem die geringsten Reibverluste. Alternative Dynamotypen sind Seitenläuferdynamo/ Felgendynamo, Speichendynamo und/ oder Rollendynamo/ Walzendynamo.
• Vorteilhafterweise ist die Energieumwandlungsanlage dazu ausgebildet und vorgesehen, mit zumindest einem Kommunikator in der Umgebung zu kommunizieren, um eine Ortung der beweglichen Vorrichtung bereitzustellen. Für die Ortung der beweglichen Vorrichtung/ des Wagens selbst wird eine Infrastruktur, vorzugsweise in Form von installierten Kommunikatoren, in der AEMP (Aufbereitungseinheit von Medizinprodukten) / ZSVA (Zentrale Sterilgutversorgungsabteilung) bzw. der Klinik ermöglicht. Diese Kommunikatoren kommunizieren mit dem Modul bei entsprechender lokaler Nähe, beispielsweise über Bluetooth-Low-Energy. Triggerpunkte zum Aktivieren dieser Abfragen können wiederum die Bewegung der beweglichen Vorrichtung/ des Wagens selbst sein, vorzugsweise das Anfahren oder das Stillstehen (Bremsen) der beweglichen Vorrichtung. Abhängig von der Wahl des Intervalls, vorzugsweise alle 30 Sekunden, und der Feinmaschigkeit der Infrastruktur ist die Genauigkeit vergleichbar mit einer Echtzeitortung mit einer Genauigkeit von kleiner einem Meter (< 1 m).
• Im Allgemeinen wird angenommen, dass während eines Auslesevorgangs insbesondere (maximal) zwischen 1 und 5 Watt benötigt werden. Je nach eingestelltem Intervall ist die benötigte Kapazität der Energiespeichereinheit/ des Akkus entsprechend gering und kann entsprechend vorgesehen werden.
• Ferner betrifft die vorliegende Offenbarung eine (modulare) Energieumwandlungsanlage gemäß einem der vorstehenden Aspekte. An dieser Stelle wird darauf hingewiesen, dass die Energieumwandlungsanlage selbst eine selbstständige Erfindung darstellt, für die gegebenenfalls gesondert Schutz beanspruchbar ist.
• Ferner betrifft die vorliegende Offenbarung eine Verwendung einer (modularen) Energieumwandlungsanlage zur Bereitstellung/Schaffung einer zumindest eine elektrische Komponente aufweisenden medizinischen, beweglichen Vorrichtung, vorzugsweise eines Schrankwagens, eins Regalwagens, eines Bereitstellungstischs und/ oder eines Entsorgungswagens, wobei die Energieumwandlungsanlage an vorzugsweise ausgewählten (manuell) beweglichen Teilen der beweglichen medizinischen Vorrichtung angeordnet werden oder sind, derart, dass die bei (manueller) Bewegung der beweglichen Teile Bewegungsenergie in elektrische Energie umwandelbar ist. Die Energieumwandlungsanlage hat bevorzugt folgende Bestandteile:
• - ein Generator, welcher an zumindest einem Bestandteil, vorzugsweise an zumindest einer Rolle der beweglichen medizinischen Vorrichtung angebracht und/ oder befestigt ist und dazu vorgesehen und ausgebildet ist, die an diesem Bestandteil auftretende Bewegungsenergie in elektrische Energie umzuwandeln,
• - ein Regler, vorzugsweise ein Laderegler, welcher dazu vorgesehen und ausgebildet ist, die als induzierte Wechselspannung empfangene elektrische Energie in eine Gleichspannung umzuwandeln, und
• - eine Energiespeichereinheit, welche dazu vorgesehen und ausgebildet ist, die von dem Regler als Gleichspannung ausgegebene elektrische Energie zwischen zu speichern und in Abhängigkeit zumindest eines Triggerpunkts an einen Verbraucher abzugeben. Die vorstehenden, vorteilhaften Aspekte sind auch auf diese Ausführungsform anwendbar.
• Darüber hinaus betrifft die vorliegende Offenbarung ein Überwachungssystem eines Sterilgutkreislaufs mit
• - einer, zumindest einer elektrischen Komponente, insbesondere einer elektronischen Auslese/Erfassungs- und Datenübermittlungseinheit aufweisenden medizinischen, beweglichen Vorrichtung, insbesondere Sterilgut-Transport- und/oder - lagervorrichtung, vorzugsweise ein Schrankwagen, ein Regalwagen, ein Bereitstellungstisch und/ oder ein Entsorgungswagen, in/auf der Sterilgut mit/als Datenträger gelagert ist, der mittels der elektrischen Komponente auslesbar/erfassbar ist,
• - zumindest einer Recheneinheit/Kommunikator, an die/den Daten von der elektrischen Komponente übermittelbar sind, und
  • - einer Energieversorgungseinrichtung für die elektrische Komponente, wobei die Energieversorgungseinrichtung, die einer (modulare) Energieumwandlungsanlage zur Umwandlung von Bewegungsenergie in elektrische Energie hat, welche folgende Teile aufweist: , - ein Generator, welcher an zumindest einem Bestandteil, vorzugsweise an zumindest einer Rolle der beweglichen Vorrichtung angebracht und/ oder befestigt ist und dazu vorgesehen und ausgebildet ist, die an diesem Bestandteil (manuell) erzeugte Bewegungsenergie in elektrische Energie umzuwandeln,
  • - ein Regler, vorzugsweise ein Laderegler, welcher dazu vorgesehen und ausgebildet ist, die als induzierte Wechselspannung empfangene elektrische Energie in eine Gleichspannung umzuwandeln, und
  • - eine Energiespeichereinheit, welche dazu vorgesehen und ausgebildet ist, die von dem Regler als Gleichspannung ausgegeben elektrische Energie zwischen zu speichern und in Abhängigkeit zumindest eines Triggerpunkts an einen Verbraucher abzugeben. Die vorstehenden, vorteilhaften Aspekte sind auch auf diese Ausführungsform anwendbar.
• Grundsätzlich können auch andere im Stand der Technik beschriebene Dynamos eingesetzt werden. Alternativ sind auch andere Generatoren möglich und abhängig von dem benötigten Energiebedarf einsetzbar. Zusätzlich zu dem Generator kann die Bereitstellung der Energie über zumindest ein Photovoltaikmodul, welches aus dem Licht der Umgebung entsprechend Energie gewinnt, vorgesehen werden. Das entscheidende ist die autarke Versorgung der Regal-/Transportwägen mit Energie zum Betreiben elektronischer Komponenten. Ferner kann die Energieumwandlungsanlage zur Energiegewinnung/ Energieumwandlung auch an anderen beweglichen Geräten/ Gerätewägen oder Wägen im Allgemeinen im Bereich der Medizin angebracht sein, beispielsweise an Krankenhausbetten, Endotower, Digitalen Mikroskopen, Ultraschallgeräten, Beatmungsgeräten, Infusionsständern und Rollstühlen, usw.
• Figurenliste
• 1 ist eine Darstellung eines beispielhaften Regalwagens zur Verwendung der Energieumwandlungsanlage;
• 2 ist eine schematische Darstellung des Aufbaus der Energieumwandlungsanlage der vorliegenden Offenbarung;
• 3 ist eine schematische Darstellung eines Sterilgutkreislaufs als Basis für die angenommenen Bewegungszeiten einer beweglichen Vorrichtung insbesondere gemäß der vorliegenden Offenbarung.
• Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
• Beschreibung der Ausführungsbeispiele
• Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung auf der Basis der zugehörigen Figuren beschrieben.
• 1 ist eine Darstellung eines Regalwagens zur Verwendung einer Energieumwandlungsanlage, nachfolgend als medizinische Vorrichtung 1 bezeichnet. Das linke Bild der 1 zeigt eine leere/ nicht-gefüllte medizinische, vorzugsweise bewegliche Vorrichtung 1 und das rechte Bild der 1 zeigt eine mit Sterilcontainern 7 beladene medizinische Vorrichtung 1. Diese in 1 gezeigte medizinische Vorrichtung 1 ist mit vier Rollen, nachfolgend als Bestandteile 2 der medizinischen Vorrichtung 1 bezeichnet, ausgestattet, wobei zumindest zwei Rollen/ Bestandteile 2 vorzugsweise mit einer Feststellbremse versehen sind. Die medizinische Vorrichtung 1 ist fahrbar/ schiebbar und zeigt ein Segment 8 für drei Sterilcontainer 7 bis maximal 280 mm Höhe und zwei Segmente 8 für sechs Sterilcontainer 7 bis maximal 165 mm Höhe. Die Außenmaße betragen in dem Fall 1030 x 630 x 1250 mm, sind aber lediglich beispielhaft angeführt. Grundsätzlich können auch Weichverpackungen in den Wagen mit aufgenommen werden. Insbesondere wenn es sich um Regalwägen mit geschlossenem Boden handelt.
• In 1 ist das vollständige Modul der Energieumwandlungsanlage 9 an einem Bestandteil 2 der medizinischen, vorzugsweise beweglichen Vorrichtung 1 angebracht befestigt dargestellt. Es ist vorgesehen, dass der Generator 3 derart mit dem beweglichen Bestandteil 2 in Kontakt steht, um die Bewegungsenergie in elektrische Energie umzuwandeln. Die übrigen Komponenten, wie der Regler 4, der Energiespeichereinheit 5 und der Verbraucher 6 der Energieumwandlungsanlage 9 können ebenfalls direkt an dem beweglichen Bestandteil 2 der medizinischen Vorrichtung 1 vorgesehen sein oder alternativ anderswo an der medizinischen Vorrichtung 1 vorgesehen sein. In beiden Fällen ist eine elektrische Verbindung mit dem Generator vorgesehen. Ferner zeigt 1 schematisch eine elektrische Komponente 13, welche an der medizinischen Vorrichtung 1 angebracht ist. Bevorzugterweise ist die elektrische Komponente 13 (zur Erfassung/ Weitergabe der Daten) an der medizinischen Vorrichtung 1 angebracht. An den Sterilcontainern 7/ Weichverpackung (Inhalt des Wagens) selbst ist eine Kennzeichnung, vorzugsweise RFID angebracht, welche von der elektrischen Komponente 13 erfasst werden kann.
• Ferner zeigt 1 einen Kommunikator 10, an welchen durch den Verbraucher 6, vorzugsweise elektrischen Verbraucher 6, erfasste Daten und/ oder Informationen weitergegeben werden. Ferner sind auch mehrere Kommunikatoren 10 vorgesehen, welche für eine Ortung der medizinischen, vorzugsweise beweglichen Vorrichtung 1, vorgesehen und angepasst sind. Dadurch ist es möglich, den Sterilisationskreis (in 3 näher beschrieben) zu überwachen. Somit weist das Überwachungssystem 12 zumindest einen Kommunikator 10, zumindest eine elektrischen Komponente 13 und die Energieumwandlungsanlage 9 auf.
• 2 ist eine schematische Darstellung eines Aufbaus der vorzugsweise modularen Energieumwandlungsanlage 9 der vorliegenden Offenbarung, welches erfindungsgemäß bei einer medizinischen, beweglichen Vorrichtung 1 verwendet wird. 2 zeigt einen Generator 3, einen Regler 4, eine Energiespeichereinheit 5 und einen Verbraucher 6. Der Generator 3, welcher vorzugsweise als Nabendynamo an zumindest einem in 1 dargestellten Bestandteil 2, in Form einer Rolle, der medizinischen Vorrichtung 1 angebracht ist, ist dazu vorgesehen und ausgebildet, die an dem Bestandteil 2 der medizinischen Vorrichtung 1 erzeugte Bewegungsenergie in elektrische Energie umzuwandeln, wobei in dem beispielhaften Fall die Bewegungsenergie durch Schieben/Fahren der medizinischen Vorrichtung 1 erzeugt wird.
• Die von dem Generator 3 in elektrische Energie umgewandelte Bewegungsenergie wird als induzierte Wechselspannung von dem Regler/ Laderegler/ Richter 4 in Gleichspannung umgewandelt und wird schließlich der Energiespeichereinheit 5 zugeführt. Hierbei ist es besonders bevorzugt, wenn der Regler 4 dazu vorgesehen und ausgebildet ist, die Spannung entsprechend so zu regeln, dass der Energiespeichereinheit 5 eine Spannung ohne, oder zumindest mit geringen Schwankungen zugeführt wird, beispielsweise durch das Zuführen erst ab einer definierten Spannung. Die in der Energiespeichereinheit 5 mittels der Gleichspannung zwischengespeicherte/ gepufferte Energie wird schließlich bei Bedarf, vorzugsweise abhängig von zumindest einem Triggerpunkt an den Verbraucher 6 abgegeben. Der oder die Verbraucher 6 ist/ sind in der medizinischen Vorrichtung 1 vorgesehene elektrische Komponenten 13, welche dazu vorgesehen und ausgebildet sind, beispielsweise den Inhalt eines Sterilcontainers 7 bzw. den Inhalt der gesamten medizinischen Vorrichtung 1 auszulesen und diese Information weiterzugeben.
• In der vorliegenden Ausführungsform ist es vorgesehen, dass die Energieumwandlungsanlage 9, wie es in 2 dargestellt ist, als ein vollständiges Modul mit dem Generator 3, dem Regler 4 und der Energiespeichereinheit 5 an zumindest einem der beweglichen Bestandteile 2 der medizinischen Vorrichtung 1 gemäß 1 anzubringen ist. Hierbei können die Komponenten Generator 3, Regler 4 und Energiespeichereinheit 5 der 2 als ein Modul an zumindest einem Bestandteil 2 der medizinischen Vorrichtung 1 angebracht/ befestigt werden oder das Modul kann bereits kombiniert mit einem Bestandteil 2 der medizinischen Vorrichtung 1 an der medizinischen Vorrichtung 1 angebracht/ befestigt werden. In anderen Worten, ist das komplette Modul idealerweise so gestaltet, dass dieses beispielsweise durch Ersetzen der Rollen oder Adaptieren dieser direkt am Wagenboden einfach an bestehende Wägen angebracht wird (siehe auch 1). Insbesondere ist die Energieumwandlungsanlage 9 in Form einer wechselbaren Rolle ausgestaltet, welche eine definierte Schnittstelle zur medizinischen Vorrichtung 1 aufweist und entsprechend verwendet wird.
• 3 ist eine schematische Darstellung eines Sterilgutkreislaufs 11 als Basis für die angenommenen Bewegungszeiten der medizinischen Vorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Offenbarung. Der Sterilgutkreislauf in 3 weist folgende Arbeits-/ Prozessschritte auf, die von den Instrumentarien/ dem Sterilgut in einer medizinischen Vorrichtung 1 durchlaufen werden und durch das Überwachungssystem 12 entsprechend überwacht wird. Der Sterilgutkreislauf 11 weist die folgenden acht Schritte auf:
• - Bereitstellung,
• - Nutzung,
• - Vorreinigung/ Demontage/ Entsorgung,
• - Dekontamination,
• - Kontrolle, Pflege und Funktionsprüfung,
• - Verpackung/ Kennzeichnung
• - Sterilisation/ dokumentierte Freigabe, und
• - Lagerung.
• In diesem Fall wird die medizinische Vorrichtung 1 lediglich bei den Schritten Lagerung und Dekontamination nicht bewegt, wodurch in diesen beiden Phasen keine Energieerzeugung/-umwandlung möglich ist.
• Im Folgenden sind mit Bezug auf 3 Annahmen über erzielbare Energiemengen veranschaulicht, welche innerhalb eines Sterilgutaufbereitungszyklus 11 gewonnen werden. Basis für das Generieren der Energie ist die Bewegung der medizinischen Vorrichtung 1/ des Wagens innerhalb des Sterilgutkreislaufs 11.
• Der Sterilgutkreislauf 11 setzt sich grundsätzlich aus den vorstehend genannten acht Einzelschritten zusammen. Hierbei findet die wesentliche Bewegung der medizinischen Vorrichtung 1/ des Wagens zwischen der Lagerung und Dekontamination statt. Das bedeutet, die medizinische Vorrichtung 1 ist bei der Bereitstellung, der Nutzung, der Vorreinigung/ Demontage/ Entsorgung, Kontrolle/ Pflege/ Funktionsprüfung, Verpackung/ Kennzeichnung und der Sterilisation/ dokumentierte Freigabe in Bewegung. Die Transportzeiten, exemplarisch in zwei deutschen Kliniken, sind durch „Analysis of process and costs of alternative packaging options of sterile goods in hospitals - a case study in two German hospitals“ von Krohn at al bekannt. Diese sind:
• - Transport von OP zu ZSVA: 6:39 Minuten
• - Weg von ZSVA zu Schleuse: 3:03 Minuten
• - Weg von Schleuse zu OP: 3:58 Minuten
• Es ist also davon auszugehen, dass die medizinische Vorrichtung 1 (der Wagen) über einen kompletten Sterilgutkreislauf 11 hinweg mindestens 75% dieser Zeit geschoben wird/ in Bewegung ist. Dies entspricht in etwa 10 Minuten.
• Über P = η*ω*M lässt sich mit Hilfe eines Wirkungsgrades η des Generators 3, der Winkelgeschwindigkeit ω der des Bestandteils 2 der medizinischen Vorrichtung 1 (der Rolle), sowie des Drehmoments M, welches an dem beweglichen Bestandteil 2 (der Rolle) anliegt eine mögliche erzeugbare Leistung ermitteln.
• Mit der Annahme, dass der Wagen/ die medizinische Vorrichtung 1 mit 3 km/h bewegt wird, ergibt sich bei einem Rollendurchmesser bzw. Durchmesser des Bestandteils 2 der medizinischen Vorrichtung 1 von 150 mm, welcher bei einem großen Regalwagen üblich ist, eine Winkelgeschwindigkeit des Bestandteils 2 der medizinischen Vorrichtung 1 von ω = 1,76*2*π [1/s]. Das Drehmoment bestimmt sich schlussendlich aus dem Wirkradius im Generator 3 und der Widerstandskraft. Die Widerstandskraft ist eine Frage der Auslegung. Deshalb erfolgt an dieser Stelle eine Annäherung basierend auf ergonomischen Fragestellungen.
• Gemäß DIN 33411 können Frauen maximal 110 N ziehen bzw. 140 N schieben. Daraus folgt nach DIN 33411 Körperkräfte des Menschen Teil 5 >Maximale statische Aktionskräfte< Tabelle 11, dass beim Ziehen folgende praxisrelevanten Kräfte erreicht werden:
• 95% aller Männer ca. 190 N,
• 50% ca. 275 N,
• 5% ca. 400 N und
• 95% aller Frauen ca. 110 N,
• 50% ca. 180 N,
• 5% ca. 260 N.
• Beim Schieben an einem Handgriff in 1,35 m Höhe bei sicherem Stand ergeben sich folgende Werte:
• 95% aller Männer ca. 310 N,
• 50% ca. 510 N,
• 5% ca. 770 N und
• 95% aller Frauen ca. 140 N,
• 50% ca. 250 N,
• 5% ca. 400 N.
• Für einen schädigungsfreien und komfortablen Umgang mit den Lasten sollten 15% der maximalen Kraft nicht überschritten werden. Daraus ergibt sich eine Kraft von mindestens 16,5 N, welche problemlos aufgebracht werden kann. Diese kann sich nun aufteilen in den Rollwiderstand des der medizinischen Vorrichtung 1/ Wagens (das Anfahrmoment wird außer Acht gelassen, da der Generator 3 (Dynamo) erst später zugeschaltet werden soll), sowie die Kraft, welche für das Antreiben des Generators 3 zur Verfügung steht. Annahme ist hier, dass 8 N zur Verfügung stehen.
• Mit einem angenommenen Wirkdurchmesser des Generators 3 von r = 50 mm und einem Wirkungsgrad von dem Generator 3 und Regelung von η = 0,5 ergibt sich folgende Leistung: $$\begin{array}{c}\text{P}=\mathrm{\eta }*\mathrm{\omega }*\text{M}\\ =\mathrm{0,5}*\mathrm{1,75}*2*\mathrm{\pi }*1/\text{s}*8\text{N}*50\text{mm}*1\text{m}/1000\text{mm}\\ =\mathrm{2,2}\text{W}\end{array}$$

  
• Ausgehend davon, dass der Verbraucher jeweils eine Sekunde geschaltet ist, ergeben sich bei einem Watt-Leistungsaufnahme 1320 Vorgänge, bei fünf Watt-Leistungsaufnahme 264 Vorgänge, welche mit dieser Energiemenge möglich sind.
• Somit ist die Energieumwandlungsanlage 9 basierend auf den vorstehend getroffenen Annahmen in der Lage vollkommen autark zu arbeiten und sämtliche elektrischen Komponenten, welche an/ in der medizinischen Vorrichtung 1 vorgesehen sind, mit Strom/ Energie zu versorgen.
• Idealerweise ist die komplette Energieumwandlungsanlage 9/ Modul so gestaltet und ausgebildet, dass dieses, beispielsweise durch Ersetzen der Bestandteile 2 (Rollen) der medizinischen Vorrichtung 1 oder Adaptieren dieser direkt am Boden der medizinischen Vorrichtung 1 (Wagenboden), an zumindest einer medizinischen Vorrichtung (Wägen) angebracht werden kann.
• Bezugszeichenliste

1

Medizinische Vorrichtung

2

Bestandteil der medizinischen Vorrichtung

3

Generator

4

Regler

5

Energiespeichereinheit

6

Verbraucher

7

Sterilcontainer

8

Segment

9

Energieumwandlungsanlage

10

Kommunikator

11

Sterilgutkreislauf

12

Überwachungssystem

13

Elektrische Komponente

Claims (12)

1. Verwendung einer eine Bewegungsenergie in eine elektrische Energie umwandelnden Energieumwandlungsanlage (9) zum Versorgen zumindest einer elektrischen Komponente (13) einer medizinischen Vorrichtung (1), insbesondere einer Transport- und/oder Lagerungsvorrichtung für Sterilgut, vorzugsweise eines Schrankwagens, eines Regalwagens, Bereitstellungstischs und/ oder eines Entsorgungswagens, mit elektrischer Energie, die aus der Bewegung zumindest eines Bestandteils (2) der medizinischen Vorrichtung (1) und/oder der ganzen medizinischen Vorrichtung (1) selbst erzeugt wird.
2. Verwendung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch - einen Generator (3), welcher an zumindest einem Bestandteil (2), vorzugsweise an zumindest einer Rolle der medizinischen Vorrichtung (1) angebracht und/ oder befestigt wird und dazu vorgesehen und ausgebildet ist, die erzeugte Bewegungsenergie in elektrische Energie umzuwandeln, - einen Regler (4), vorzugsweise ein Laderegler, welcher dazu vorgesehen und ausgebildet ist, die als induzierte Wechselspannung empfangene elektrische Energie in eine Gleichspannung umzuwandeln, und - eine Energiespeichereinheit (5), welche dazu vorgesehen und ausgebildet ist, die von dem Regler (4) als Gleichspannung ausgegebene elektrische Energie zwischen zu speichern und in Abhängigkeit zumindest eines Triggerpunkts an einen Verbraucher (6) abzugeben.
3. Verwendung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Regler (4) und/ oder der Generator (3) derart vorgesehen und ausgebildet ist, um erst nach einem Anfahrmoment die elektrische Energie zu erzeugen und/oder umzuwandeln.
4. Verwendung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Regler (4) dazu vorgesehen und ausgebildet ist, um die Gleichspannung erst ab einem vordefinierten Spannungswert an die Energiespeichereinheit (5) weiterzugeben.
5. Verwendung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiespeichereinheit (5) einen Akkumulator und/oder einen Kondensator, vorzugsweise ein Superkondensator aufweist, wobei die Energiespeichereinheit (5) insbesondere dazu vorgesehen und ausgebildet ist, Kapazitäten in einem Bereich von 1 mAH bis 3000 mAH bereitzustellen, vorzugsweise zwischen 100 mAH bis 2000 mAH.
6. Verwendung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieumwandlungsanlage (9) dafür vorgesehen und angepasst ist, dass der zumindest eine Triggerpunkt durch Bewegung der ganzen beweglichen Vorrichtung (1) und/ oder zumindest eines Bestandteils (2) der beweglichen Vorrichtung (1) gesetzt ist.
7. Verwendung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieumwandlungsanlage (9) dafür vorgesehen und angepasst ist, dass die zumindest eine elektrische Komponente (13) für eine Erfassung und/ oder Weitergabe von Daten und/ oder Informationen vorgesehen und angepasst ist.
8. Verwendung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieumwandlungsanlage (9) dafür vorgesehen und angepasst ist, dass die Erfassung und/ oder Weitergabe der Daten und/ oder Informationen in einem vorbestimmten Intervall und vorzugsweise, während die medizinische Vorrichtung (1) und/ oder zumindest ein Bestandteil (2) der medizinischen Vorrichtung (1) in Bewegung ist, erfolgt.
9. Verwendung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Energieumwandlungsanlage (9) dafür vorgesehen und angepasst ist, dass der Generator (3) als ein Dynamo, weiter bevorzugt als ein Nabendynamo, ausgebildet ist.
10. Verwendung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieumwandlungsanlage (9) dazu ausgebildet und vorgesehen ist, mit zumindest einem Kommunikator (10) in der Umgebung zu kommunizieren, um eine Ortung der medizinischen Vorrichtung (1) bereitzustellen.
11. Verwendung einer eine Bewegungsenergie in eine elektrische Energie umwandelnden Energieumwandlungsanlage (9) zur Bereitstellung einer zumindest eine elektrische Komponente (13) aufweisenden medizinischen Vorrichtung (1), insbesondere einer Transport- und/oder Lagerungsvorrichtung für Sterilgut, vorzugsweise eines Schrankwagens, eines Regalwagens, eines Bereitstellungstischs und/ oder eines Entsorgungswagens, die dazu vorgesehen und ausgebildet ist, aus der Bewegung zumindest eines Bestandteils (2) der medizinischen Vorrichtung (1) und/oder der ganzen medizinischen Vorrichtung (1) selbst die elektrische Energie zu erzeugen.
12. Überwachungssystem (14) eines Sterilgutkreislaufs (11) mit - einer, zumindest eine elektrische Komponente (13), insbesondere eine elektronische Auslese/Erfassungs- und Datenübermittlungseinheit aufweisenden medizinischen Vorrichtung (1), insbesondere Transport- und/oder Lagervorrichtung für Sterilgut, vorzugsweise ein Schrankwagen, ein Regalwagen, ein Bereitstellungstisch und/ oder ein Entsorgungswagen, in/auf der Sterilgut mit/als Datenträger gelagert ist, der mittels der elektrischen Komponente (13) auslesbar/erfassbar ist, - zumindest einer Recheneinheit/Kommunikator (10), an die/den Daten von der elektrischen Komponente (13) übermittelbar sind, und - einer Energieversorgungseinrichtung für die elektrische Komponente (13), wobei die Energieversorgungseinrichtung, die eine Energieumwandlungsanlage (9) zur Umwandlung von Bewegungsenergie in elektrische Energie hat, welche folgende Teile aufweist: - einen Generator (3), welcher an zumindest einem beweglichen Bestandteil (2), vorzugsweise an zumindest einer Rolle der medizinischen Vorrichtung (1) angebracht und/ oder befestigt ist und dazu vorgesehen und ausgebildet ist, die an diesem beweglichen Bestandteil (2) erzeugte Bewegungsenergie in elektrische Energie umzuwandeln, - ein Regler (4), vorzugsweise ein Laderegler, welcher dazu vorgesehen und ausgebildet ist, die als induzierte Wechselspannung empfangene elektrische Energie in eine Gleichspannung umzuwandeln, und - eine Energiespeichereinheit (5), welche dazu vorgesehen und ausgebildet ist, die von dem Regler (4) als Gleichspannung ausgegebene elektrische Energie zwischen zu speichern und in Abhängigkeit zumindest eines Triggerpunkts an einen Verbraucher (6) abzugeben. Die vorstehenden, vorteilhaften Aspekte sind auch auf diese Ausführungsform anwendbar.

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