EP3991177A1 - Verfahren zum automatisierten prüfen eines medizingeräts sowie voll-automatisiertes testsystem für ein medizingerät - Google Patents

Verfahren zum automatisierten prüfen eines medizingeräts sowie voll-automatisiertes testsystem für ein medizingerät

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Publication number
EP3991177A1
EP3991177A1 EP20737369.7A EP20737369A EP3991177A1 EP 3991177 A1 EP3991177 A1 EP 3991177A1 EP 20737369 A EP20737369 A EP 20737369A EP 3991177 A1 EP3991177 A1 EP 3991177A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
robot
medical device
code
optical
machine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP20737369.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Axel KORT
Jürgen SÜNKEL
Johannes HEGER
Maren THORE
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fresenius Medical Care Deutschland GmbH
Original Assignee
Fresenius Medical Care Deutschland GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fresenius Medical Care Deutschland GmbH filed Critical Fresenius Medical Care Deutschland GmbH
Publication of EP3991177A1 publication Critical patent/EP3991177A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
    • G16H—HEALTHCARE INFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR THE HANDLING OR PROCESSING OF MEDICAL OR HEALTHCARE DATA
    • G16H40/00—ICT specially adapted for the management or administration of healthcare resources or facilities; ICT specially adapted for the management or operation of medical equipment or devices
    • G16H40/40—ICT specially adapted for the management or administration of healthcare resources or facilities; ICT specially adapted for the management or operation of medical equipment or devices for the management of medical equipment or devices, e.g. scheduling maintenance or upgrades
    • G—PHYSICS
    • G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
    • G16H—HEALTHCARE INFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR THE HANDLING OR PROCESSING OF MEDICAL OR HEALTHCARE DATA
    • G16H40/00—ICT specially adapted for the management or administration of healthcare resources or facilities; ICT specially adapted for the management or operation of medical equipment or devices
    • G16H40/60—ICT specially adapted for the management or administration of healthcare resources or facilities; ICT specially adapted for the management or operation of medical equipment or devices for the operation of medical equipment or devices

Definitions

  • the present invention relates to a method for preferably fully automated, but at least partially automated testing of a medical device, as well as a preferably fully automated, but at least partially automated test system for a medical device.
  • Medical devices are conventionally checked for their functionality by means of manual tests during manufacture. During this manual check, the tester is informed of a test step to be performed via the screen of the medical device to be tested (the machine) or by means of the test protocol. Pictures and texts are used to explain which work steps or components the tester has to check.
  • GUI graphical user interface
  • a main obstacle to automating these manual test sequences is that direct communication between the test devices used and the machines to be tested is not possible because most machines do not have a suitable interface over which such communication could take place.
  • Another problem is that, particularly in the medical field, additional data connections which could influence the functioning of the machines must be avoided in order to ensure patient safety.
  • the present invention is therefore based on the object of mitigating or completely eliminating the disadvantages of the prior art. Specifically, the present invention has the task of providing an improved and more efficient testing method for medical devices.
  • a method according to the invention for testing a medical device by means of at least one robot is preferably carried out automatically or fully automatically, the communication between the medical device and the robot taking place optically and the communication between the robot and the medical device taking place optically and / or haptically.
  • a method according to the invention can also be carried out partially automatically, with individual steps being carried out manually.
  • test process should be automated by means of a robot.
  • the robot must be connected to the medical device (hereinafter also referred to as a machine draws) to find out which test steps to carry out and whether the test was successful or unsuccessful.
  • the robot In the event of a failure, the robot then needs appropriate instructions from the machine on how to proceed, e.g. B. Change the service switch position, repeat the test step, cancel the test - sort out the machine.
  • This communication with the machine is preferably carried out via a serial interface.
  • further communication modules for e.g. B. WLAN, NFC), Bluetooth, etc. are attached via appropriate adapters.
  • B. WLAN, NFC, Bluetooth, etc. are attached via appropriate adapters.
  • the communication between the machine and the robot is therefore provision for the communication between the machine and the robot to be implemented optically. This prevents the robot from causing damage to the machine during the test.
  • a cable connection between the robot and the machine to be tested can therefore be largely avoided or omitted. In this way, the number of cables required per machine can also be reduced, since fewer data cables and only cables for power supply (if no batteries are installed) are required.
  • the medical device preferably uses an optical display, in particular in the form of a barcode, 2D code, color code, QR code or other graphic representation, which enables machine image recognition learned via a neural network, which test step for a specific one Time is to be carried out, the medical device preferably accessing and / or activating a program of a plurality of programs stored in the robot for carrying out various test steps.
  • the medical device thus operates as a master who, as a slave, specifies certain actions for the robot and guides the robot through the test procedure.
  • Such a master-slave operation means a hierarchical organization and distribution of tasks between higher-level stations, the so-called master stations, and one or more subordinate processing units, the so-called slaves.
  • the master acts as the higher-level main computer, while the slaves, as dependent satellite computers, carry out the instructions of the master.
  • the medical device gives the robot feedback by means of an optical display, in particular in the form of a barcode, 2D code, color code, QR code or another graphic representation, as to whether a test step leads to a positive or negative result has led.
  • an optical display in particular in the form of a barcode, 2D code, color code, QR code or another graphic representation
  • a chessboard pattern which can be used to calculate the distortion and angle of the screen in relation to the camera.
  • a green tick can be used to indicate that the exam has been passed and a red cross to indicate that the exam has been failed.
  • the codes e.g. Barcodes, 2D codes, color codes or QR codes can be used.
  • the robot's camera system analyzes the optical feedback from the medical device to determine whether the signal of the optical feedback from the medical device looks like a cross or a hook and also checks the color of the signal. This ensures that the correct symbol has been recognized. If the result is repeated negative (test failed), the medical device can be sent for repair or discarded.
  • the medical device and the robot are preferably also positioned relative to one another by means of an optical signal or an optical display, in particular in the form of a barcode, 2D code, color code or QR code, which indicates and / or specifies a specific relative positioning.
  • the optical signal is preferably output by means of an output unit for optical / visual signals, which is part of the medical device, for example.
  • the robot uses a detection unit (camera or camera system) to detect the position of a signal displayed on the output unit, such as a barcode, and uses this to calculate the exact position of the machine. From this, the robot can then derive the position of certain components / elements of the machine, such as the position of the blood pump door or the suction rods, etc.
  • the robot can be correctly positioned relative to an output unit of the medical device, preferably an output unit for optical / visual signals, by means of a signal output by the output unit, for example a signal light (LED traffic light) and / or a fine adjustment program which the medical device specifies for the robot at least one predefined position on the output unit, which the robot optically detects and / or scans hap-table, whereby a verification step is preferably used to check whether the alignment of the robot relative to the medical device and / or the output unit of the Medical device falls within a predetermined tolerance range.
  • a signal output by the output unit for example a signal light (LED traffic light) and / or a fine adjustment program which the medical device specifies for the robot at least one predefined position on the output unit, which the robot optically detects and / or scans hap-table, whereby a verification step is preferably used to check whether the alignment of the robot relative to the medical device and / or the output unit of the Medical device falls within a predetermined tolerance range.
  • the robot can have at least one color sensor and / or at least one camera system for detecting the optical signals output by the medical device.
  • the robot is positioned in space and relative to the medical device by means of a driverless movement system and / or the medical device is positioned relative to the robot by means of a driverless movement system.
  • the method according to the invention is preferably used in the manufacture of the medical device and / or in a functional check as part of the commissioning of the medical device.
  • the method preferably comprises a test step for measuring protective conductor resistance.
  • Another aspect of the present invention relates to a system for testing a medical device with at least one robot, which is designed to communicate with an optical output unit of the medical device, with a plurality of programs for performing various test steps being stored in the robot are activated by means of the optical output unit of the medical device.
  • the robot is preferably designed to receive from the optical output unit of the medical device optical commands, in particular in the form of a barcode, 2D code, color code, QR code or other graphic representation, which specify which test step the robot should perform on the medical device ren is, and the robot is also designed to communicate with the medical device by means of haptic and / or optical signals or to give it feedback on the test steps carried out.
  • the robot has at least one optical detection system, e.g. a camera system or a camera and / or a color sensor.
  • the robot can have at least one driverless travel system, by means of which the robot can be positioned relative to the medical device.
  • the medical device can also have at least one such driverless travel system.
  • the robot is preferably designed to communicate optically with the medical device using a QR stream.
  • a QR stream is to be understood here as a continuous sequence of QR codes by means of which a continuous data stream can be transmitted.
  • the display unit of the medical device is preferably a touch-sensitive monitor or a touch screen.
  • the invention is applied to a blood treatment machine, in particular a dialysis machine and especially a hemodialysis machine (HD machine) as a medical device.
  • a blood treatment machine in particular a dialysis machine and especially a hemodialysis machine (HD machine) as a medical device.
  • the inven tion can be applied to medical devices of any kind, in particular to machines for hemodiafiltration (HDF) or for hemofiltration (HF).
  • an optical communication / communication interface between the robot and the machine.
  • the machine is / remains the master and provides an optical output on the monitor using a 2D code or similar, e.g. B. color codes, QR codes or other graphic representation of the robot, wel che test steps are to be carried out.
  • a 2D code or similar e.g. B. color codes, QR codes or other graphic representation of the robot, wel che test steps are to be carried out.
  • the robot then carries out the corresponding test steps / tasks and gives feedback with the help of a defined push (haptic feedback) on the touchscreen, see Fig. 1.
  • a defined push haptic feedback
  • the robot can tell the machine or the master whether it was able to perform the tasks successfully or e.g. . B. could not move to a position because of its limited work area and therefore did not perform the task.
  • the machine then specifies how to proceed. The machine thus guides the robot through the test.
  • the robot program thus comprises a chain of self-contained sub-programs for the individual test steps.
  • the corresponding test steps can be called up and carried out depending on the specifications from the master.
  • Fig. 2 the communication circuit between the HD machine and the robot is shown graphically. This cycle is independent of the optical output of the medical device and the corresponding receiving module of the robot, such.
  • This communication circuit is explained below using a camera system as an optical detector. This is followed by an explanation of this optical communication circuit using a color sensor.
  • the communication interface between the robot and the machine is also to be used for fine adjustment in relation to the absolute position of the machine to the original coordinate system of the robot.
  • a camera or a camera system is used on the robot side for the detection, analysis and interpretation of the optical signals / output image files from the dialysis machine.
  • the Kame rasystem is used in addition to visual communication for object recognition, to z. B. to localize the machine in space and to transfer its position to the robot controller.
  • the robot is to be brought to the machine via a driverless transport system, then connected to the power supply, started and the machine's commands carried out.
  • the robot should work through the test procedure and the protective conductor resistance measurement.
  • the machine is then switched off again and the robot drives to the next machine with the aid of the driverless transport system.
  • the main program is divided into the following three work packages (AP): Localization and switching on of the HD machine, test procedure and protective conductor resistance measurement.
  • the overall system preferably has the following main components (which are provided with the following reference symbols in FIG. 3):
  • Robotiq load cell haptic feedback for the display unit / monitor
  • J + K adapter system profile frame for the MiR-UR transition
  • Machine 8 with a monitor 10 and a further output unit 11 for optical signals
  • the system can furthermore have a test device, such as, for example, a test device used to measure protective conductor resistance.
  • a test device such as, for example, a test device used to measure protective conductor resistance.
  • a plurality of test devices can also be provided.
  • the robot's camera is initially only used for object recognition, in order to determine the position of the machine in space in relation to the original coordinate system of the robot, as shown in FIGS. 4 and 5 is shown.
  • FIG. 4 the distance between the robot and the machine 8 is still quite large
  • FIG. 5 the robot is already very close to the machine 8.
  • PAP diamond branches plan
  • the internal device serial number is checked against the serial number affixed to the type plate. This allows the "Assembly" checkpoint to be completed before the new "Test Procedure” checkpoint is can be selected, see FIGS. 9 and 11.
  • the camera system is used for this serial number check. To do this, the robot moves to a suitable position to read the barcode on the machine's nameplate.
  • the serial number on the type plate is then compared with the serial number on the machine monitor. To do this, the robot aligns the camera lens parallel to the monitor level at a distance of approx. 15 cm. The camera software can then recognize the serial number from the numeric / letter code shown. Alternatively, a simple QR code could be used for this. If these two serial numbers do not match, the robot can correct the serial number via a display / control panel on the touch-sensitive monitor of the medical device, for example via a displayed menu item “Serial Number Entry”, as shown in FIG. The entire process is shown in FIG. 17 as a program flow chart, as well as the individual steps for the first individual test at the test point “test procedure”.
  • a view / input mask opens for entering data, see Fig. 10.
  • a number block then appears on the monitor, in which only the serial number is missing.
  • These are entered as haptic feedback / haptic feedback via the robot.
  • the robot presses digits displayed on the touch-sensitive monitor.
  • the robot could also enter the equivalent ASCII number with the appropriate identifier.
  • the test software can then automatically convert these into the respective letters.
  • test point is complete. Via the menu item “Change Process”, the test point “Testing procedures” is selected, see Fig. 11. All the individual tests belonging to this test point (test 1, test 2 etc.) are then listed, see Fig. 12.
  • test point test Procedure carried out individually from top to bottom. If the exam is passed, a visual feedback is given. If the exam is not passed, a visual feedback is given which differs from the feedback if the exam is passed. If the exam is not passed, it can be repeated individually later. If all the individual tests have been passed, a corresponding visual feedback is output, preferably the menu item “Testing Procedures” lights up green and the protective conductor resistance measurement can be started.
  • the first test in the test procedure is to check the contact sensor for a door of the machine, in particular a blood pump door of a dialysis machine. This should automatically determine whether the blood pump door is open or closed.
  • the blood pump door has a threshold value. If the door is open up to this threshold value / limit value, the contact should still register it as closed. This threshold value is tested manually with a standard finger.
  • the robot selects the "Blood pump door" item, see Fig. 12. This is followed by instructions on which tasks / test steps are to be carried out. In this case, it will show how far the blood pump door should be opened to test the threshold limit.
  • the robot receives the information required for this from the machine via the camera system, see Fig. 13.
  • the robot's camera system recognizes the pixelated image of the blood pump door shown in Fig. 13 and can use this to derive the work steps to be carried out for the robot.
  • the robot then executes the commands and the machine uses the contact sensor and the corresponding haptic feedback from the robot to register whether the contact sensor is working correctly.
  • this is communicated to the robot by the machine through visual feedback via the output unit, for example with a green tick on the monitor, see FIG. 14.
  • an error message appears.
  • an unsuccessful test is communicated by the machine by visual feedback via the output unit.
  • a red X is displayed on the machine's screen together with a QR code describing the error message, see Fig. 15.
  • the QR code is read by the robot's camera system and the robot can take appropriate countermeasures.
  • the error message is preferably also shown as a numerical code for the user.
  • test point “test procedure” has thus failed and a corresponding visual feedback is given, for example a display next to this test point also lights up red, see Fig. 16.
  • a display next to this test point also lights up red, see Fig. 16.
  • Fig. 16 there is a red lighted display field with an “R” and a Green illuminated display field marked with a "G".
  • the camera system recognizes that a test has failed in the test procedure and can repeat it in a targeted manner. It is therefore not necessary to repeat all exams that have already been passed.
  • FIG. 17 The entire step chain described up to this point is shown in FIG. 17 in the form of a program flow chart.
  • this task is also performed by the camera system.
  • a QR code is read from the monitor, which specifies a traffic light color, see FIG. 18. In FIG. 18, the traffic light color in the display field 12 is red.
  • the robot then moves the camera to a suitable position and the camera system checks whether the correct color is output. The robot can then confirm this. or report a machine error.
  • An optical sensor preferably a color sensor, can be used as the detector.
  • the protective conductor resistance measurement is carried out with the machine switched off.
  • the robot can therefore no longer receive commands from the machine.
  • the camera is only used to set the protective conductor tester and to determine the exact position of the measuring points.
  • the measuring points are all touchable, electrically conductive parts that are connected to the protective conductor and must therefore be taken into account during the measurement.
  • the robot's camera is used to determine the exact position of the pulled-out screen so that the corresponding measuring points can be targeted.
  • a defined force is preferably always used, for example 15 Newtons.
  • the measured values are wired by the protective conductor tester, preferably via LAN or furthermore preferably via a serial interface, e.g. an RS-232 line, sent to the robot so that it can check whether these are within the permissible tolerance range. After completion, the machine is returned to its initial state. If an error occurs in the measured values during the test, the machine will be marked accordingly for repair.
  • the entire program sequence is shown graphically in the program flow chart in FIG. Then the checkpoint "test procedure" is completely processed.
  • communication with the machine can also be carried out with a preferably robot-side color sensor or color sensor system.
  • position detection cannot be carried out.
  • the machine must always be in exactly the same position over z.
  • an adjustment device can be positioned in relation to the robot.
  • the robot program always moves the same sequence of approach points in the form a step chain. It is recognized when the machine is no longer correctly positioned. However, this issue cannot be remedied without outside intervention.
  • the machine is to be brought to the robot via a conveyor system.
  • Sensors e.g. light barriers
  • the robot then runs its program with absolute coordinates. In other words, the robot uses absolute coordinates for its positioning.
  • the robot receives feedback from the machine via the color sensor through signal colors, see e.g. Fig. 16.
  • the fields marked with “G” are green and the fields marked with “R” are red.
  • the optical feedback from the machine e.g. the green tick from FIG. 14 in the event of a successful test and the red cross in FIG. 15 in the event of a failure can be recognized.
  • the robot thus has the appropriate sensor system for recording the feedback output by the medical device or the machine in the form of a visual / optical signal and records this feedback accordingly. Reading out a QR code in order to be able to interpret the error message more precisely cannot be carried out with the color sensor. A modified QR color code can be used for this.
  • the test procedure in connection with a color sensor is explained in more detail below.
  • the protective conductor resistance measurement is identical to the measurement described above, only this is carried out here without a camera. It is therefore particularly important that the machine is positioned exactly so that the robot can approach the measuring points without further optical guidance / orientation using the camera and configure the protective conductor test device.
  • the color sensor cannot be used to measure the protective conductor resistance.
  • the color sensor can be used for all steps or only for the most necessary steps. Steps that require the color sensor are the signal light / traffic light signal color test and the final check to ensure that all tests have been completed without errors.
  • the robot with the color sensor moves through all the display fields of the individual test points for the test “test procedure” from FIG. 12 at the end of the test.
  • the color sensor With the color sensor, however, an error message could be detected and processed during the boot process.
  • the test procedure testing software would have to be modified at various points with multi-colored images, for example in red-green-black.
  • a barcode scanner is used to check the serial number on the nameplate. This could also be used for the screen to compare the two serial numbers. The robot gripper can then correct this or acknowledge it immediately.
  • the color sensor can stably distinguish eight colors with a constant light source. To do this, it records the RGB colors of the source. These are then specified in an interval for this color and whenever the RGB colors are within this interval, the corresponding color is recorded or reported back.
  • a number pad is preferably displayed next to the QR color code.
  • the robot can send back the input read out as numerical feedback. This ensures that the color sensor system has correctly read the QR color code.
  • the position finding of the machine via the signal traffic light with the camera can only be realized up to a tolerance of +/- 5 mm. To achieve higher positional accuracy, too many components subject to tolerances are included in the cycle of action.
  • the display unit or the monitor of the machine should be used for fine adjustment.
  • the robot presses the screen, preferably with a gripper tip, at four defined points with a preset force, see black ellipses in FIG. 22. These pressed points are recognized by the screen and returned as coordinate feedback. The number of pressed points can be set as desired. In FIG. 22, the defined points which the robot touches are identified by the reference symbol 12. The number of defined points can be set as required.
  • the feedback takes place once in the form of a QR code for the camera system and a readable code for a user.
  • the exact plane in which the screen of the machine is located can be determined.
  • the fourth point is only used for safety and is included in the calculation of the plane in order to achieve greater accuracy. From this level, the exact orientation and the distance to the global coordinate system of the robot can be inferred.
  • a verification step can optionally be used to check whether the fine adjustment was successful.
  • the screen specifies a specific coordinate point in the form of a QR code.
  • the robot's camera system reads this out and the robot tries to scan it optically and / or haptically, e.g. to hit with his gripper arm as precisely as possible. If the point tapped with the robot gripper lies within a tolerance range for the specified coordinate point, the verification is successful and the “Select Process” main menu, as shown in FIG. 11, is called up.
  • FIG. 23 the fine adjustment process is shown again in the form of a program flow chart.
  • a result XML file (Extensible Markup Language) is written by the machine with the test results.
  • This file is transferred when the machine is connected to a server.
  • This determines the original file and sends it with the test results from the protective conductor resistance measurement to the server via the robot network. This allows a large amount of data to be transferred relatively quickly.
  • the machine can be designed for communication via QR stream.
  • FIG. 24 It would therefore also be possible to implement a purely or completely optical communication interface between the machine and the robot, see FIG. 24.
  • the robot only needs a small monitor, for example on the camera housing, in order to be able to stream the QR codes.
  • the machine would also need a camera.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Prüfen eines Medizingeräts mittels mindestens eines Roboters, wobei das Verfahren vorzugsweise voll-automatisch ausgeführt wird und die Kommunikation zwischen dem Medizingerät und dem Roboter optisch erfolgt und die Kommunikation zwischen dem Roboter und dem Medizingerät optisch oder haptisch erfolgt. Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Testsystem für ein Medizingerät.

Description

Verfahren zum automatisierten Prüfen eines Medizingeräts sowie voll
automatisiertes Testsystem für ein Medizingerät
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum vorzugsweise voll automatisierten, zumindest aber teil-automatisierten Prüfen eines Medizingeräts so wie ein vorzugsweise voll-automatisiertes, zumindest aber teil-automatisiertes Test system für ein Medizingerät.
Herkömmlicherweise werden Medizingeräte bei der Fertigung mittels manueller Tests auf ihre Funktionsfähigkeit überprüft. Bei dieser manuellen Überprüfung be kommt der Prüfer über den Bildschirm des zu prüfenden Medizingeräts (der Maschi ne) oder mittels des Prüfprotokolls einen auszuführenden Prüfungsschritt mitgeteilt. Dabei wird mittels Bildern und Texten erläutert, welche Arbeitsschritte bzw. Kompo nenten der Prüfer zu prüfen hat.
Nachdem ein Schritt durchgeführt wurde, gibt die Maschine über eine graphische Benutzeroberfläche (Graphical User Interface (GUI)) Rückmeldung, ob die Prüfung erfolgreich war oder nicht. Bei einer fehlgeschlagenen Prüfung wird diese anschlie ßend wiederholt. Bei wiederholter Erfolgslosigkeit wird die Maschine in den Repara turprozess übergeben. Diese herkömmliche manuelle Vorgehensweise ist arbeitsintensiv, zeitraubend und fehleranfällig.
Ein Haupthindernis bei der Automatisierung dieser manuellen Prüfabläufe besteht darin, dass eine direkte Kommunikation zwischen den eingesetzten Prüfgeräten so wie den zu prüfenden Maschinen bereits deshalb nicht möglich ist, weil die meisten Maschinen über keine geeignete Schnittstelle verfügen, über welche eine derartige Kommunikation erfolgen könnte.
Ein weiteres Problem besteht darin, dass insbesondere im Medizinbereich zusätzli che Datenverbindungen, welche die Funktion der Maschinen beeinflussen könnten, zu vermeiden sind, um so die Patientensicherheit zu gewährleisten.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Stands der Technik abzuschwächen oder ganz zu beheben. Konkret hat die vorlie gende Erfindung die Aufgabe, ein verbessertes und effizienteres Prüfungsverfahren für Medizingeräte bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein System mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Prüfen eines Medizingeräts mittels mindes tens eines Roboters wird vorzugsweise automatisch oder voll-automatisch ausge führt, wobei die Kommunikation zwischen dem Medizingerät und dem Roboter op tisch erfolgt und die Kommunikation zwischen dem Roboter und dem Medizingerät optisch und / oder haptisch erfolgt. Grundsätzlich kann ein erfindungsgemäßes Ver fahren auch teil-automatisch ausgeführt werden, wobei einzelne Schritte manuell ausgeführt werden.
In anderen Worten soll der Prüfprozess mittels eines Roboters automatisiert werden. Dabei muss der Roboter mit dem Medizingerät (nachstehend auch als Maschine be- zeichnet) kommunizieren, um zu erfahren, welche Prüfschritte er ausführen soll und ob die Prüfung erfolgreich oder fehlgeschlagen ist.
Bei einem Fehlschlag braucht der Roboter anschließend entsprechende Instruktio nen von der Maschine, wie er weiter verfahren soll, z. B. Service-Schalter-Position umstellen, Prüfschritt wiederholen, Prüfung abbrechen - Maschine aussortieren.
Diese Kommunikation mit der Maschine wird vorzugsweise über eine serielle Schnittstelle durchgeführt. Auf Basis dieser Kommunikationsschnittstelle könnten weitere Kommunikationsmodule für z. B. WLAN, NFC), Bluetooth, etc. über entspre chende Adapter angebracht werden. Dabei sind gewisse Risiken vorhanden, da nicht gewährleistet werden kann, dass der Roboter fehlerfrei mit hinreichender Positionier genauigkeit und hinreichender Wiederholgenauigkeit an der Flauptplatine des Moni tors arbeitet. Entstandene Schäden an der Platine nach erfolgreicher Prüfung z. B. beim Abziehen des Adapters werden nicht mehr detektiert und können im Feldein satz zu erheblichen Problemen führen.
Erfindungsgemäß ist es daher vorgesehen, die Kommunikation zwischen der Ma schine und dem Roboter optisch zu realisieren. Damit wird ausgeschlossen, dass der Roboter während der Prüfung Schäden an der Maschine verursachen kann. Erfin dungsgemäß kann daher eine Kabelverbindung zwischen dem Roboter und der zu prüfenden Maschine weitestgehend vermieden bzw. weggelassen werden. Somit kann auch die Menge an pro Maschine benötigten Kabeln reduziert werden, da we niger Datenkabel und lediglich Kabel zur Stromzufuhr (wenn keine Akkumulatoren verbaut sind) vonnöten sind.
Vorzugsweise gibt das Medizingerät dem Roboter mittels einer optischen Anzeige, insbesondere in Form eines Barcodes, 2D-Codes, Farbcodes, QR-Codes oder einer anderen graphischen Darstellung, die über ein neuronales Netz angelernt eine ma schinelle Bilderkennung ermöglicht vor, welcher Prüfschritt zu einem bestimmten Zeitpunkt durchzuführen ist, wobei das Medizingerät vorzugsweise auf ein Programm einer Mehrzahl von in dem Roboter hinterlegten Programmen zur Durchführung ver schiedener Prüfschritte zurückgreift und / oder dieses aktiviert. Das Medizingerät operiert somit als Master, welcher dem Roboter als Slave bestimmte Handlungen vorgibt und den Roboter durch das Prüfungsprozedere führt. Ein derartiger Master- Slave-Betrieb bedeutet eine hierarchische Organisation und Verteilung von Aufgaben zwischen übergeordneten Stationen, den sogenannten Master-Stationen, und einer oder mehreren untergeordneten Recheneinheiten, den sogenannten Slaves. In ande ren Worten fungiert der Master als übergeordneter Hauptrechner, während die Sla ves als abhängige Satellitenrechner die Anweisungen des Masters ausführen.
Weiterhin hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das Medizingerät dem Roboter mittels einer optischen Anzeige, insbesondere in Form eines Barcodes, 2D-Codes, Farbcodes, QR-Codes oder einer anderen graphischen Darstellung Rückmeldung gibt, ob ein Prüfschritt zu einem positiven oder negativen Ergebnis geführt hat. Bei spielshaft bietet es sich für eine andere graphische Darstellung an, ein Schachbrett muster zu verwenden, über welches sich eine Verzerrung und Winkel des Bild schirms in Bezug auf die Kamera berechnen lassen. Beispielsweise kann ein grüner Haken als Rückmeldung bei einer bestandenen Prüfung und ein rotes Kreuz als Rückmeldung bei einer durchgefallenen Prüfung ausgegeben werden. Für eine ge nauere Fehlerdiagnose können dann die Codes, z.B. Barcodes, 2D-Codes, Farbcodes oder QR-Codes, verwendet werden. Das Kamerasystem des Roboters analysiert die optische Rückmeldung des Medizingeräts dahingehend, ob das Signal der optischen Rückmeldung des Medizingeräts einem Kreuz oder Haken ähnelt und überprüft zusätzlich die Farbe des Signals. Somit kann sichergestellt werden, dass das richtige Symbol erkannt wurde. Bei wiederholtem negativen Ergebnis (Prüfung nicht bestanden) kann das Medizingerät der Reparatur zugeführt oder ausgesondert werden.
Vorzugsweise erfolgt auch eine Relativpositionierung des Medizingeräts und des Roboters zueinander mittels eines optischen Signals bzw. einer optischen Anzeige, insbesondere in Form eines Barcodes, 2D-Codes, Farbcodes oder QR-Codes, wel ches eine bestimmte Relativpositionierung anzeigt und / oder vorgibt. Vorzugsweise wird das optische Signal mittels einer Ausgabeeinheit für optische / visuelle Signale, welche beispielsweise Teil des Medizingeräts ist, ausgegeben. Beispielsweise erfasst der Roboter mittels einer Erfassungseinheit (Kamera bzw. Kamerasystem) die Position eines auf der Ausgabeeinheit angezeigten Signals, wie z.B. eines Barcodes, und errechnet daraus die genaue Position der Maschine. Dar aus kann der Roboter daraufhin die Position bestimmter Komponenten / Elemente der Maschine ableiten, wie z.B. die Position der Blutpumpentür oder der Ansaugstä be u.s.w.
Weiterhin kann eine korrekte Positionierung des Roboters relativ zu einer Ausgabe einheit des Medizingeräts, vorzugsweise einer Ausgabeeinheit für optische / visuelle Signale, mittels eines von der Ausgabeeinheit ausgegebenen Signals, beispielsweise einer Signalampel (LED-Ampel), und / oder eines Feinjustierungsprogramms erfol gen, bei dem das Medizingerät dem Roboter mindestens eine vordefinierte Position auf der Ausgabeeinheit vorgibt, welche der Roboter optisch detektiert und / oder hap tisch abtastet, wobei vorzugsweise mittels eines Verifikationsschritts überprüft wird, ob die Ausrichtung des Roboters relativ zu dem Medizingerät und / oder der Ausga beeinheit des Medizingeräts innerhalb eines vorbestimmten Toleranzbereichs fällt.
Der Roboter kann zur Erfassung der von dem Medizingerät ausgegebenen optischen Signale mindestens einen Farbsensor und / oder mindestens ein Kamerasystem aufweisen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Roboter mittels eines fahrerlosen Verfahrsystems im Raum und relativ zu dem Medizingerät positioniert wird und / oder das Medizingerät mittels eines fahrerlosen Verfahrsys tems relativ zu dem Roboter positioniert wird.
Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Verfahren bei der Fertigung des Medizin geräts und / oder bei einer Funktionsüberprüfung im Rahmen einer Inbetriebnahme des Medizingeräts eingesetzt.
Weiterhin vorzugsweise umfasst das Verfahren einen Prüfschritt zur Schutzleiterwi derstandsmessung. Ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein System zum Prüfen eines Medizingeräts mit mindestens einem Roboter, welcher dazu ausgelegt ist, mit einer optischen Ausgabeeinheit des Medizingeräts zu kommunizieren, wobei in dem Robo ter eine Mehrzahl an Programmen zur Durchführung verschiedener Prüfschritte hin terlegt sind, welche mittels der optischen Ausgabeeinheit des Medizingeräts aktivier bar sind.
Vorzugsweise ist der Roboter dazu ausgelegt, von der optischen Ausgabeeinheit des Medizingeräts optische Befehle, insbesondere in Form eines Barcodes, 2D-Codes, Farbcodes, QR-Codes oder anderen graphischen Darstellung zu empfangen, welche vorgeben, welcher Prüfschritt durch den Roboter an dem Medizingerät durchzufüh ren ist, und der Roboter weiterhin dazu ausgelegt ist, mittels haptischer und oder / optischer Signale mit dem Medizingerät zu kommunizieren oder diesem Rückmel dung über ausgeführte Prüfschritte zu geben. Vorzugsweise weist der Roboter min destens ein optisches Erfassungssystem, wie z.B. ein Kamerasystem bzw. eine Ka mera und / oder einen Farbsensor auf. Weiterhin kann der Roboter mindestens ein fahrerloses Verfahrsystem aufweisen, mittels dessen der Roboter relativ zu dem Me dizingerät positionierbar ist. Auch das Medizingerät kann mindestens ein derartiges fahrerloses Verfahrsystem aufweisen.
Vorzugsweise ist der Roboter dazu ausgelegt, mit dem Medizingerät optisch mittels QR-Stream zu kommunizieren. Unter einem QR-Stream ist hierbei eine kontinuierli che Abfolge von QR-Codes zu verstehen, mittels der ein kontinuierlicher Datenstrom übertragen werden kann.
Vorzugsweise ist die Anzeigeeinheit des Medizingeräts ein berührungsempfindlicher Monitor bzw. ein Touch-Screen.
Weitere Vorteile, Merkmale und technische Effekte der vorliegenden Erfindung erge ben sich aus der nachstehenden Beschreibung einer Ausführungsform der Erfin dung. Nachstehend wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnah me auf die Figuren beschrieben. In dieser Ausführungsform wird die Erfindung auf eine Blutbehandlungsmaschine, insbesondere eine Dialysemaschine und besonders eine Hämodialyse-Maschine (HD- Maschine) als Medizingerät angewandt. Die Erfin dung kann jedoch auf Medizingeräte jeglicher Art, insbesondere auch auf Maschinen zur Hämodiafiltration (HDF) oder zur Hämofiltration (HF) angewandt werden.
Erfindungsgemäß besteht eine optische Kommunikation / Kommunikationsschnitt stelle zwischen Roboter und Maschine. Die Maschine ist / bleibt der Master und gibt über eine optische Ausgabe am Monitor mittels eines 2D-Codes oder ähnlichen, z. B. Farbcodes, QR-Codes oder anderen graphischen Darstellung dem Roboter vor, wel che Prüfschritte auszuführen sind.
Der Roboter führt anschließend die entsprechenden Prüfschritte / Aufgaben durch und gibt Rückmeldung mithilfe eines definierten Drückens (haptische Rückmeldung) am Touchscreen, siehe Fig. 1. Hierbei kann der Roboter der Maschine bzw. dem Master mitteilen, ob er die Aufgaben erfolgreich durchführen konnte oder z. B. wegen seines begrenzten Arbeitsbereiches eine Position nicht anfahren konnte und daher die Aufgabe nicht ausgeführt hat. Anschließend gibt die Maschine wieder vor, wie weiter verfahren werden soll. Somit führt die Maschine den Roboter durch die Prü fung.
Das Roboterprogramm umfasst somit eine Kette von in sich geschlossenen Unter programmen für die einzelnen Prüfschritte. Dadurch können je nach Vorgabe vom Master die entsprechenden Prüfschritte aufgerufen und ausgeführt werden.
In der Fig. 2 ist der Kommunikationskreislauf zwischen der HD-Maschine und dem Roboter grafisch dargestellt. Dieser Kreislauf ist unabhängig von der optischen Aus gabe des Medizingeräts sowie dem entsprechenden Empfangsmodul des Roboters, wie z. B. Farbsensor, QR-Code-Reader, Kamerasystem. Nachstehend wird dieser Kommunikationskreislauf anhand eines Kamerasystems als optischer Detektor erläutert. Anschließend folgt eine Erläuterung dieses optischen Kommunikationskreislaufes unter Verwendung eines Farbsensors.
Neben neuen Steuerungsbefehlen für den Roboter soll die Kommunikationsschnitt stelle zwischen dem Roboter und der Maschine auch für die Feinjustierung im Bezug der absoluten Position der Maschine zum Ursprungskoordinatensystem des Robo ters verwendet werden.
Bei der nachfolgend beschriebenen Ausführungsform wird für die Detektion, Analyse und Interpretation der optischen Signale / Ausgabebilddateien von der DialyseMa- schine roboterseitig eine Kamera bzw. ein Kamerasystem verwendet. Das Kame rasystem wird neben der visuellen Kommunikation auch für die Objekterkennung verwendet, um z. B. die Maschine im Raum zu lokalisieren und deren Position an die Roboter-Steuerung zu übergeben.
Bei dieser Anwendung soll der Roboter über ein fahrerloses Transportsystem zu der Maschine gebracht werden, diese dann an das Stromnetz anschließen, starten und die Befehle der Maschine ausführen. Der Roboter soll in anderen Worten die Test- Prozedur sowie die Schutzleiterwiderstandmessung durcharbeiten. Anschließend wird die Maschine wieder ausgeschaltet und der Roboter fährt mit Hilfe des fahrerlo sen Transportsystems zu der nächsten Maschine. Das Flauptprogramm gliedert sich in die folgenden drei Arbeitspakete (AP): Lokalisierung und Einschalten der HD- Maschine, Test-Prozedur und Schutzleiterwiderstandmessung.
Das Gesamtsystem weist dabei vorzugsweise die folgenden Hauptkomponenten auf (welche in Fig. 3 mit den folgenden Bezugszeichen versehen sind):
> MiR-Roboter (fahrerloses Transportsystem) 1
> UR-Roboter (Universal Roboter; kinematische Gelenkeinheit) 2
> Robotiq-Greifer (el. Zweibackengreifer) 3
> Robotiq-Kraftmessdose (haptisches Feedback für die Anzeigeeinheit / den Monitor) 4 > J+K-Adaptersystem (Profilgestell für den Übergang MiR-UR) 5
> Kamera (4k Standardkamerasystem) 6
> Computer (Verarbeitungseinheit; Ausführen des optischen Bildverarbeitungs programms für die -Kamera) 7
> Maschine 8 mit einem Monitor 10 und einer weiteren Ausgabeeinheit 11 für optische Signale
> Switch (Kommunikation zwischen MiR, UR & Kamerasystem) 9
Das System kann weiterhin ein Prüfgerät, wie beispielsweise ein zur Schutzleiterwi derstandsmessung eigesetztes Prüfgerät, aufweisen. Auch eine Mehrzahl an Prüfge räten kann vorgesehen sein.
Bei dem Arbeitspaket„Lokalisierung und Einschalten der Maschine“ wird die Kamera des Roboters zu Beginn lediglich für die Objekterkennung verwendet, um die Positi on der Maschine im Raum in Bezug auf das Ursprungskoordinatensystem des Robo ters zu bestimmen, wie dies in den Fign 4 und 5 gezeigt ist. In Fig. 4 ist der Abstand zwischen dem Roboter und der Maschine 8 noch recht groß, in Fig. 5 befindet sich der Roboter schon recht nahe bei der Maschine 8. In der Fig. 8 sind diese beiden Kameraaufgaben bei den ersten beiden Verzweigungsrauten im Programmablauf plan (PAP) zu sehen.
Die folgenden beiden Verzweigungsrauten im Programmablaufplan sind bereits erste Bestandteile der optischen Kommunikation zwischen der Maschine und dem Robo ter, denn während des Bootvorganges wird von der Maschine bereits angezeigt, dass diese sich nun im Bootvorgang befindet, beispielsweise mit einer Anzeige wie in Fig. 6 gezeigt. Sollte während dieses Bootvorgangs ein Fehler auftreten, so wird eine entsprechende Fehlermeldung mittels eines optischen Signals ausgegeben, wie in Fig. 7 gezeigt. In Abhängigkeit der Fehlermeldung kann der Roboter dann entspre chende Änderungen an der Maschinenkonfiguration durchführen.
Nach dem Bootvorgang der Maschine wird die interne Geräteseriennummer mit der aufgeklebten Seriennummer am Typenschild überprüft. Dadurch kann der Prüfpunkt „Assembly“ abgeschlossen werden, bevor der neue Prüfpunkt„Test-Prozedur“ aus- gewählt werden kann, siehe Fign. 9 und 11. Für diese Seriennummerüberprüfung wird das Kamerasystem verwendet. Dazu fährt der Roboter eine geeignete Position an, um den Barcode am Typenschild der Maschine auszulesen.
Anschließend wird die Seriennummer am Typenschild mit der Seriennummer am Monitor der Maschine verglichen. Dazu richtet der Roboter das Objektiv der Kamera parallel zur Monitorebene in einem Abstand von ca. 15 cm aus. Die Kamerasoftware kann dann die Seriennummer aus dem abgebildeten Zahlen-/Buchstabencode er kennen. Alternativ könnte hierfür ein einfacher QR-Code verwendet werden. Stim men diese beiden Seriennummern nicht überein, kann der Roboter über eine Dar stellung / ein Bedienfeld auf dem berührungsempfindlichen Monitor des Medizinge räts, beispielsweise über einen angezeigten Menüpunkt„Serial Number Entry“, die Seriennummer korrigieren, wie in Fig. 10 gezeigt. Der gesamte Vorgang ist in der Fig. 17 als Programmablaufplan dargestellt, sowie die einzelnen Schritte für die erste Einzelprüfung beim Prüfpunkt„Test-Prozedur“.
Drückt der Roboter das Bedienfeld „Serial Number Entry“, öffnet sich eine An sicht/Eingabemaske zur Eingabe von Daten, siehe Fig. 10. Daraufhin erscheint ein Ziffernblock auf dem Monitor, bei welchen lediglich die Seriennummerzahlen fehlen. Diese werden als haptisches Feedback / haptische Rückmeldung über den Roboter eingegeben. Beispielsweise drückt der Roboter auf auf dem berührungsempfindli chen Monitor angezeigte Ziffern. Für Buchstaben könnte der Roboter auch die äqui valente ASCII-Zahl mit entsprechender Kennung eingeben. Die Prüfsoftware kann diese automatisch anschließend in die jeweiligen Buchstaben umwandeln.
Nachdem die Seriennummern vom Typenschild und internen Speicher übereinstim men, ist der Prüfpunkt„Assembly“ abgeschlossen. Über den Menüpunkt„Change Process“ wird der Prüfpunkt„Testing procedures“ (Test- Prozeduren) ausgewählt, siehe Fig. 11. Anschließend erfolgt eine Auflistung aller zu diesem Prüfpunkt gehö renden Einzelprüfungen (Test 1 , Test 2 etc.), siehe Fig. 12.
Diese können in einer beliebigen Reihenfolge durchgeführt werden, da sie unabhän gig voneinander sind. In der Regel werden aber die Prüfschritte zum Prüfpunkt Test- Prozedur einzeln von oben nach unten durchgeführt. Bei bestandener Prüfung wird eine visuelle Rückmeldung ausgegeben. Bei nicht bestandener Prüfung wird eine visuelle Rückmeldung ausgegeben, die sich von der Rückmeldung bei bestandener Prüfung unterscheidet. Bei nicht bestandener Prüfung kann diese später einzeln wie derholt werden. Wenn alle Einzelprüfungen bestanden sind, wird entsprechend eine visuelle Rückmeldung ausgegeben, vorzugsweise leuchtet der Menüpunkt„Testing Procedures“ grün auf und es kann mit der Schutzleiterwiderstandsmessung begon nen werden.
Der erste Test bei der Test-Prozedur ist die Überprüfung des Kontaktsensors für eine Tür der Maschine, insbesondere eine Blutpumpentür einer Dialysemaschine. Dieser soll automatisch feststellen, ob die Blutpumpentür geöffnet oder geschlossen ist. Die Blutpumpentür hat dabei einen Schwellenwert. Ist die Tür bis zu diesem Schwellen wert / Grenzwert geöffnet, so soll der Kontakt diese noch als geschlossen registrie ren. Dieser Schwellenwert wird in der händischen Prüfung mit einem Normfinger ge testet.
Bei der automatisierten Lösung wählt der Roboter den Punkt„Blood pump door“ aus, siehe Fig. 12. Anschließend folgt eine Anleitung, welche Aufgaben / Prüfschritte aus zuführen sind. In diesem Fall wird angezeigt, wie weit die Blutpumpentür geöffnet werden soll, um die Schwellenwertgrenze zu testen. Die dazu benötigten Informatio nen erfährt der Roboter über das Kamerasystem von der Maschine, siehe Fig. 13. Das Kamerasystem des Roboters erkennt die in Fig. 13 gezeigte verpixelte Abbil dung der Blutpumpentür und kann daraus die auszuführenden Arbeitsschritte für den Roboter ableiten. Anschließend führt der Roboter die Befehle aus und die Maschine registriert mit dem Kontaktsensor und dem entsprechenden haptischen Feedback des Roboters, ob der Kontaktsensor korrekt arbeitet.
Nach einer erfolgreichen Prüfung wird dies von der Maschine durch visuelle Rück meldung über die Ausgabeeinheit, beispielsweise mit einem grünen Hacken am Mo nitor, dem Roboter mitgeteilt, siehe Fig. 14.
Sollte während der Prüfung ein Fehler auftreten, wenn z. B. der Kontaktsensor nicht passend zum Schwellenwert ausgelöst hat, kommt es zu einer Fehlermeldung. Auch ein derartiger Fall einer nicht erfolgreichen Prüfung wird von der Maschine durch vi suelle Rückmeldung über die Ausgabeeinheit kommuniziert. Dazu wird beispielswei se ein rotes X am Bildschirm der Maschine zusammen mit einem QR-Code, der die Fehlermeldung beschreibt, abgebildet, siehe Fig. 15. Der QR-Code wird vom Kame rasystem des Roboters ausgelesen und entsprechende Gegenmaßnahmen können vom Roboter unternommen werden. Bei einer Fehlermeldung, die nicht vom Roboter behoben werden kann, wird die Maschine vorzugsweise für die Reparatur aussor tiert. Deshalb wird die Fehlermeldung vorzugsweise auch als Zahlencode für den Anwender mit abgebildet.
Der Prüfpunkt„Test-Prozedur“ ist damit fehlgeschlagen und es ergeht eine entspre chende optische Rückmeldung, beispielsweise leuchtet eine Anzeige neben diesem Prüfpunkt ebenfalls rot, siehe Fig. 16. In Fig. 16 ist ein rot leuchtendes Anzeigefeld mit einem„R“ und ein grün leuchtendes Anzeigefeld mit einem„G“ gekennzeichnet. Beispielsweise nach einem Austausch des Sensors erkennt das Kamerasystem, dass bei der Test-Prozedur eine Prüfung fehlgeschlagen ist, und kann diese gezielt wiederholen. Es müssen daher nicht alle bereits bestandenen Prüfungen wiederholt werden.
Die gesamte bis hierhin beschriebene Schrittkette ist in der Fig. 17 in Form eines Programmablaufplans dargestellt.
In Fig. 17 wird lediglich der erste Test der Prüfung„Test-Prozedur“ beschrieben. Die folgenden Tests werden in einem ähnlichen Ablauf durchgeführt. Beim letzten Test „Traffic Light“ („Signalampel“) muss herkömmlicherweise ein Benutzer / Anwender bzw. Prüfer die Signalfarben der LED-Ampel bei der Maschine bestätigen. Die LED- Ampel kann der Anzeigeeinheit 11 in Fig. 3 und 4 entsprechen.
Diese Aufgabe übernimmt erfindungsgemäß ebenfalls das Kamerasystem. Dazu wird ein QR-Code vom Monitor ausgelesen, welcher eine Ampelfarbe vorgibt, siehe Fig. 18. In Fig. 18 ist die Ampelfarbe bei dem Anzeigefeld 12 rot. Anschließend bewegt der Roboter die Kamera zu einer geeigneten Position und das Kamerasystem über prüft, ob die richtige Farbe ausgegeben wird. Danach kann der Roboter dies bestäti- gen oder einen Fehler der Maschine melden. Als Detektor kann ein optischer Sensor, vorzugsweise ein Farbsensor, verwendet werden.
Die Schutzleiterwiderstandsmessung wird an der ausgeschalteten Maschine durch geführt. Deshalb kann der Roboter von der Maschine hierbei keine Befehle mehr entgegennehmen. Die Kamera wird lediglich für die Einstellung des Schutzleiterprüf geräts und der genauen Positionsfindung der Messpunkte verwendet. Die Messpunk te sind alle berührbaren elektrisch leitfähigen Teile, die am Schutzleiter angeschlos sen sind und somit bei der Messung zu berücksichtigen sind. An der Maschine gibt es eine Vielzahl an Messpunkten, die angefahren werden sollen und in Fig. 19 mit den Buchstaben a-j gekennzeichnet sind. Um all diese Messpunkte erreichen zu können, kann es unter Umständen notwendig sein, dass vom Roboter der Bildschirm ca. 5 cm aus dem Maschinengehäuse geschoben werden muss. H ierfür erfolgt mit der Kamera des Roboters eine genaue Positionsbestimmung des herausgezogenen Bildschirms, um die entsprechenden Messpunkte gezielt anfahren zu können.
Bei den Messpunkten wird vorzugsweise immer mit einer definierten Kraft gedrückt, beispielweise 15 Newton. Die Messwerte werden vom Schutzleiterprüfgerät kabelge bunden, vorzugsweise über LAN oder weiterhin vorzugsweise über eine serielle Schnittstelle, z.B. eine RS-232-Leitung, an den Roboter gesandt, so dass dieser überprüfen kann, ob diese im zulässigen Toleranzbereich liegen. Nach Abschluss wird die Maschine wieder in den Ausgangszustand gebracht. Sollte während der Prü fung ein Fehler bei den Messwerten aufgetreten sein, so wird die Maschine entspre chend für die Reparatur gekennzeichnet. Der gesamte Programmablauf ist im Pro grammablaufplan in Fig. 20 grafisch dargestellt. Danach ist der Prüfpunkt„Test- Prozedur“ vollständig abgearbeitet.
Alternativ oder zusätzlich zu der Kommunikation mittels Kamera kann die Kommuni kation mit der Maschine auch mit einem vorzugsweise roboterseitigen Farbsensor bzw. Farbsensorsystem durchgeführt werden. In diesem Fall lässt sich keine Positi onserkennung durchführen. Die Maschine muss immer genau in derselben Position über z. B. eine Justierungsvorrichtung im Bezug zum Roboter positioniert werden. Das Roboterprogramm fährt damit immer dieselbe Folge an Anfahrpunkten in Form einer Schrittkette ab. Es wird zwar erkannt, wenn die Maschine nicht mehr richtig po sitioniert ist. Dieser Sachverhalt kann aber ohne Fremdeinwirkung nicht behoben werden.
Bei dieser Anwendung soll die Maschine über ein Fördersystem zum Roboter ge bracht werden. Dabei muss über Sensorik (z. B. Lichtschranken) sichergestellt wer den, dass die Maschinen immer in exakt derselben Position angeliefert werden. An schließend fährt der Roboter sein Programm mit Absolut-Koordinaten ab. In anderen Worten orientiert sich der Roboter bei der Positionierung an Absolut-Koordinaten.
Die Rückmeldung von der Maschine bekommt der Roboter über den Farbsensor durch Signalfarben, siehe z.B. Fig. 16. In Fig. 16 sind die mit„G“ gekennzeichneten Felder beispielswese grün und die mit„R“ gekennzeichneten Felder sind rot. Eben falls kann mit dem Farbsensor die optische Rückmeldung der Maschine, z.B. der grüne Hacken aus Fig. 14 bei einer erfolgreichen Prüfung sowie das rote Kreuz aus Fig. 15 bei einem Fehlschlag, erkannt werden. In anderen Worten weist der Roboter somit die entsprechende Sensorik zur Erfassung der von dem Medizingerät bzw. der Maschine ausgegebene Rückmeldung in Form eines visuellen / optischen Signals auf und erfasst diese Rückmeldung entsprechend. Das Auslesen eines QR-Codes, um die Fehlermeldung genauer interpretieren zu können, lässt sich nicht mit dem Farbsensor durchführen. Dafür kann ein modifizierter QR-Farbcode zum Einsatz kommen.
Eine Lokalisierung der Maschine entfällt bei dieser Ausgestaltung aufgrund des För dersystems. Die Test-Prozedur in Verbindung mit einem Farbsensor wird nachste hend genauer erläutert. Die Schutzleiterwiderstandmessung ist identisch zu der vor stehend beschriebenen Messung, lediglich wird diese hier ohne Kamera durchge führt. Daher ist es besonders wichtig, dass die Maschine exakt positioniert ist, so- dass der Roboter ohne weitere optische Führung / Orientierung mittels der Kamera die Messpunkte anfahren kann sowie das Schutzleiterprüfgerät konfigurieren kann. Der Farbsensor kann bei der Schutzleiterwiderstandsmessung nicht verwendet wer den. Bei der Test-Prozedur kann der Farbsensor für alle Schritte oder auch nur für die nö tigsten Schritte verwendet werden. Schritte, die den Farbsensor erfordern, sind die Signalampel / Ampelsignalfarbenprüfung sowie die Abschlussüberprüfung, ob alle Prüfungen fehlerfrei durchgelaufen sind. Dazu fährt der Roboter mit dem Farbsensor alle Anzeigefelder der einzelnen Prüfpunkte zu der Prüfung„Test-Prozedur“ aus Fig. 12 am Ende der Prüfung ab. Mit dem Farbsensor könnte aber bereits während des Bootvorgangs eine Fehlermeldung erkannt und verarbeitet werden. Dazu müsste die Test-Prozedur-Prüfsoftware an diversen Stellen mit mehrfarbigen Bildern, z.B. in rot- grün-schwarz, modifiziert werden.
Für das Überprüfen der Seriennummer beim Typenschild wird ein Barcodescanner verwendet. Dieser könnte auch für den Bildschirm verwendet werden, um die beiden Seriennummer vergleichen zu können. Anschließend kann der Robotergreifer diese korrigieren oder gleich quittieren.
Nachstehend wird etwas genauer auf eine mögliche Kommunikationsschnittstelle zwischen Maschine und Roboter über den Farbsensor eingegangen.
Damit bei einer Fehlermeldung oder Aufgabenbeschreibung dem Roboter von der Maschine mitgeteilt werden kann, was er zu tun hat, muss die Information für den Farbsensor lesbar übermittelt werden. Der Farbsensor kann stabil acht Farben bei konstanter Lichtquelle auseinanderhalten. Dazu zeichnet er die RGB-Farben der Quelle auf. Diese werden dann in einem Intervall für diese Farbe festgelegt und im mer, wenn die RGB-Farben innerhalb dieses Intervalls liegen, wird die entsprechen de Farbe erfasst bzw. zurückgemeldet.
Bei einer realen Applikation ist aber nicht immer eine konstante Lichtquelle vorhan den. Um die Farbintervalle daher größer zu halten, werden lediglich die Farben: Grün, Rot, Schwarz und Blau verwendet. Damit lassen sich alleine mit einem Farb- kästchen bereits vier Zustände mitteilen. Wenn diese z.B. mit vier gleichgroßen Farb- feldern in einer Linie angeordnet werden, ergeben sich damit 256 Zustände. Die An zahl der Felder kann beliebig eingestellt werden. Mit einer entsprechenden Decodier tabelle in der Farbsensorsoftware könnten damit alle ASCII-Zeichen ausgelesen werden. Diese vier Farbfelder lassen sich auch in mehreren Zeilen in Form einer Matrix anordnen. Damit könnten Fehlerinformationen oder Bedienbefehle an die Ro botersteuerung über den Farbsensor übertragen werden, siehe Fig. 21. In Fig. 21 sind grüne Felder mit einem„G“, rote Felder mit einem„R“ und blaue Felder mit ei nem„B“ gekennzeichnet.
Um die Übertragung sicherer zu gestalten, wird vorzugsweise neben dem QR- Farbcode ein Ziffernblock mit eingeblendet. In diesem Ziffernblock kann der Roboter die ausgelesene Eingabe als Zahlenfeedback zurückschicken. Damit wird sicherge stellt, dass das Farbsensorsystem den QR-Farbcode richtig ausgelesen hat.
Alternativ kann es ausreichen, wenn nur die Anzahl der erfassten Farbfelder in ihrer jeweiligen Farbe als Zahl an die Maschine zurückgegeben werden. Bei dem QR- Farbcode aus Fig. 21 wären das: 03030802 für 3 grüne, 3 rote, 8 schwarze und 2 blaue Felder.
Die Positionsfindung der Maschine über die Signal-Ampel mit der Kamera kann nur bis zu einer Toleranz von +/- 5 mm realisiert werden. Um eine höhere Positions genauigkeit zu erreichen, sind zu viele toleranzbehaftete Komponenten im Wirkungs kreislauf mit eingebunden.
Daher soll für eine Feinjustierung die Anzeigeeinheit bzw. der Monitor der Maschine genutzt werden. Dazu drückt der Roboter vorzugsweise mit einer Greiferspitze an vier definierten Punkten mit einer voreingestellten Kraft auf den Bildschirm, siehe schwarze Ellipsen in der Fig. 22. Diese gedrückten Punkte werden vom Bildschirm erkannt und als Koordinatenfeedback zurückgegeben. Die Anzahl der gedrückten Punkte kann beliebig eingestellt werden. In der Fig. 22 sind die definierten Punkte, die der Roboter berührt, mit dem Bezugszeichen 12 gekennzeichnet. Die Anzahl an definierten Punkten kann beliebig eingestellt werden.
Die Rückmeldung erfolgt einmal in Form eines QR-Codes für das Kamerasystem und eines lesbaren Codes für einen Anwender. Mit drei der rückgemeldeten Koordinaten und den Z-Werten für das definierte Drücken auf den Bildschirm kann die genaue Ebene bestimmt werden, in welcher sich der Bildschirm der Maschine befindet. Der vierte Punkt dient lediglich zur Sicherheit und fließt in die Berechnung der Ebene mit ein, um eine höhere Genauigkeit zu erreichen. Aus dieser Ebene lässt sich auf die genaue Orientierung und den Abstand zum globalen Koordinatensystem des Robo ters schließen.
Ob die Feinjustierung erfolgreich war, kann wahlweise mit einem Verifikationsschritt überprüft werden. Bei der Verifikation gibt der Bildschirm einen bestimmten Koordi natenpunkt in Form eines QR-Codes vor. Das Kamerasystem des Roboters liest die sen aus und der Roboter versucht diesen optisch und / oder haptisch abzutasten, z.B. mit seinem Greifarm möglichst genau zu treffen. Liegt der mit dem Robotergrei fer angetippte Punkt innerhalb eines Toleranzbereichs für den vorgegebenen Koordi natenpunkt, ist die Verifikation erfolgreich und das Hauptmenü„Select Process“, wie in Fig. 11 gezeigt, wird aufgerufen.
Ansonsten wird der Feinjustierungsprozess wiederholt. In der Fig. 23 ist der Feinjus tierungsprozess noch einmal in Form eines Programmablaufplans dargestellt.
Bei der händischen Test-Prozedur-Prüfung wird ein Result-XML-File (Extensible Markup Language) von der Maschine mit den Prüfergebnissen mitgeschrieben. Die se Datei wird beim Anschluss der Maschine an einen Server übertragen. Es wäre aber auch möglich, das Result-XML-File in Form eines QR-Streams an das Kame rasystem zu übertragen. Dieses ermittelt daraus die ursprüngliche Datei wieder und schickt diese mit den Prüfergebnissen aus der Schutzleiterwiderstandsmessung über das Roboternetzwerk an den Server. Damit lassen sich relativ schnell recht viele Da ten übertragen. In anderen Worten kann die Maschine zur Kommunikation mittels QR-Stream ausgelegt sein.
Es wäre daher auch möglich, zwischen der Maschine und dem Roboter eine rein bzw. vollständig optische Kommunikationsschnittstelle zu realisieren, siehe Fig.24. Der Roboter benötigt dafür lediglich einen kleinen Monitor beispielsweise am Kame ragehäuse, um die QR-Codes streamen zu können. Die Maschine bräuchte zudem noch eine Kamera.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Prüfen eines Medizingeräts mittels mindestens eines Roboters, wobei das Verfahren vorzugsweise voll-automatisch ausgeführt wird und die Kom munikation zwischen dem Medizingerät und dem Roboter optisch erfolgt und die Kommunikation zwischen dem Roboter und dem Medizingerät optisch und / oder haptisch erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Medizingerät dem Roboter mittels einer optischen Anzeige, insbesondere in Form eines Barcodes, 2D-Codes, Farbcodes oder QR-Codes vorgibt, welcher Prüfschritt durchzuführen ist, wobei das Medizingerät vorzugsweise auf ein Programm einer Mehrzahl von in dem Roboter hinterlegten Programmen zur Durchführung verschiedener Prüfschritte zu rückgreift und / oder dieses aktiviert.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Medizingerät dem Roboter mittels einer optischen Anzeige, insbesondere in Form eines Barcodes, 2D-Codes, Farbcodes, QR-Codes oder einer anderen graphi schen Darstellung, die über ein neuronales Netz angelernt eine maschinelle Bilder kennung ermöglicht Rückmeldung gibt, ob ein Prüfschritt zu einem positiven oder negativen Ergebnis geführt hat.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Relativpositionierung des Medizingeräts und des Roboters zueinan der mittels einer optischen Anzeige, insbesondere in Form eines Barcodes, 2D- Codes, Farbcodes oder QR-Codes, welche eine bestimmte Relativpositionierung an zeigt und / oder vorgibt, erfolgt.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine korrekte Positionierung des Roboters relativ zu einer Ausgabeeinheit des Medizingeräts, vorzugsweise einer Ausgabeeinheit für visuelle Signale, mittels eines von der Ausgabeeinheit ausgegebenen optischen Signals, vorzugsweise einer Signalampel, und / oder eines Feinjustierungsprogramms erfolgt, bei dem das Medi zingerät dem Roboter mindestens eine vordefinierte Position auf der Ausgabeeinheit vorgibt, welche der Roboter optisch detektiert und / oder haptisch abtastet, wobei vorzugsweise mittels eines Verifikationsschritts überprüft wird, ob die Ausrichtung des Roboters relativ zu dem Medizingerät und / oder der Ausgabeeinheit des Medi zingeräts innerhalb eines vorbestimmten Toleranzbereichs fällt.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Roboter mittels eines fahrerlosen Verfahrsystems relativ zu dem Medi zingerät positioniert wird und / oder das Medizingerät mittels eines fahrerlosen Ver fahrsystems relativ zu dem Roboter positioniert wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren bei der Fertigung des Medizingeräts und / oder bei einer Funktionsüberprüfung im Rahmen einer Inbetriebnahme des Medizingeräts einge setzt wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren einen Prüfschritt zur Schutzleiterwiderstandsmessung um fasst.
9. System zum Prüfen eines Medizingeräts, mit
mindestens einem Roboter, welcher dazu ausgelegt ist, mit einer optischen Ausga beeinheit des Medizingeräts zu kommunizieren, wobei in dem Roboter eine Mehrzahl an Programmen zur Durchführung verschiedener Prüfschritte hinterlegt sind, welche mittels der optischen Ausgabeeinheit des Medizingeräts aktivierbar sind.
10. System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Roboter dazu ausgelegt ist, von der optischen Ausgabeeinheit des Medizingeräts optische Befehle, insbesondere in Form eines Barcodes, 2D-Codes, Farbcodes oder QR-Codes zu empfangen, welche vorgeben, welcher Prüfschritt durch den Roboter an dem Medi zingerät durchzuführen ist, und der Roboter weiterhin dazu ausgelegt ist, mittels hap tischer und oder / optischer Signale mit dem Medizingerät zu kommunizieren oder diesem Rückmeldung über ausgeführte Prüfschritte zu geben.
11. System nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Roboter mindestens ein fahrerloses Verfahrsystem aufweist, mittels dessen der Roboter rela tiv zu dem Medizingerät positionierbar istoder umgekehrt.
12. System nach einem der Ansprüche 9 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der Roboter dazu ausgelegt ist, mit dem Medizingerät mittels QR-Stream zu kommu nizieren.
13. System nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Roboter eine optische Erfassungseinheit vorzugsweise in Form mindestens eines Kamerasystems und / oder eines Farbsensors aufweist.
14. System nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Ausgabeeinheit des Medizingeräts ein Monitor, insbesondere ein berüh rungsempfindlicher Monitor, ist.
EP20737369.7A 2019-06-25 2020-06-24 Verfahren zum automatisierten prüfen eines medizingeräts sowie voll-automatisiertes testsystem für ein medizingerät Pending EP3991177A1 (de)

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