WO2021239857A1 - Medizinische vorrichtung - Google Patents

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WO2021239857A1
WO2021239857A1 PCT/EP2021/064138 EP2021064138W WO2021239857A1 WO 2021239857 A1 WO2021239857 A1 WO 2021239857A1 EP 2021064138 W EP2021064138 W EP 2021064138W WO 2021239857 A1 WO2021239857 A1 WO 2021239857A1
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WO
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medical device
battery
voltage
operating mode
coil
Prior art date
Application number
PCT/EP2021/064138
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English (en)
French (fr)
Inventor
Roland-Alois Högerle
Saul Dufoo OCHOA
Original Assignee
Aesculap Ag
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 Aesculap Ag filed Critical Aesculap Ag
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0063—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with circuits adapted for supplying loads from the battery
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2207/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J2207/20—Charging or discharging characterised by the power electronics converter

Definitions

  • the invention relates to a medical device and a method for operating a medical device.
  • the surgical instruments are operated at a prescribed voltage which cannot be afforded by a single battery.
  • a single battery for example, several batteries are connected in series in order to achieve a higher voltage.
  • the surgical instruments are supplied with energy through a direct connection to a stationary energy supply system and thus operated at the prescribed voltage.
  • a wired surgical instrument can thus be provided, which, however, gives the user little precision and handiness.
  • a medical device for example a battery-operated medical device
  • the medical device has a source of electrical energy, for example a battery.
  • the electrical energy source is provided to provide a predetermined DC voltage.
  • the medical device also has an up-converter.
  • the step-up converter is provided to increase the amount of the predetermined DC voltage provided by the energy source and to provide the increased amount of direct voltage to an electrical load provided for the amount of increased direct voltage.
  • the medical device can in particular be a foot pedal, a hand-held device that can interact with the foot pedal, or both.
  • the battery can be integrated or integrated into a handpiece of the hand-held device, for example integrated in a dedicated manner.
  • the battery can be inserted into a slot in the handpiece provided for this purpose. The battery with the handpiece can snap into the slot provided for this purpose.
  • the battery can be a 12 volt battery. Other voltage levels are also possible, for example at least or maximum 3V, 5V or 10V.
  • the battery can be used herein as a store for electrical energy on electrochemical Base to be understood. It is also understood that the use of the term battery, since it can be recharged, can also be referred to as an accumulator, accumulator or secondary battery. A direct distinction to non-rechargeable batteries, so-called primary batteries, can be meant here.
  • the step-up converter can also be referred to as a step-up converter or step-up regulator (called boost converter or step-up converter).
  • the up converter is a form of DC-DC converter.
  • the amount of the output voltage is always greater than the amount of the input voltage.
  • the step-up converter can be provided herein to at least double, triple, quadruple or five-fold the amount of the predetermined direct voltage.
  • the step-up converter can specifically have a coil, a freewheeling diode, a charging capacitor and a switch, or only these components can consist of them.
  • the coil can be connected in series with the freewheeling diode.
  • the charging capacitor can add up the output voltage.
  • the coil can be through the switch, for example in the form of a MOSFET,
  • Thyristor or transistor be connected to ground.
  • the switch When the switch is closed, the input voltage at the coil drops and the current through the coil and thus the energy stored in the magnetic field increase. If the switch is opened, the coil tries to maintain the flow of current. The voltage at the end of the coil associated with the switch rises very quickly until it exceeds the voltage applied to the charging capacitor and the release diode opens. At first, the current continues to flow unchanged and continues to charge the capacitor. The magnetic field is reduced and releases its energy by driving the current through the free-running diode into the charging capacitor and to a load connected to the boost converter.
  • the electrical load can be in the form of an electrical load, a motor that can be or is connected to the medical device, or a motor unit with an inverter and synchronous motor.
  • the battery can be dedicated to the medical device.
  • the medical device can be optimally designed and thus prevents wear and saves space.
  • the battery can be configured to provide the predetermined DC voltage according to a first operating mode.
  • the first operating mode can be a mode for stepping up the battery output voltage to the increased DC voltage in order to supply the load with the increased DC voltage.
  • the first operating mode can be referred to as discharge mode or step-up mode for up-converting the predetermined direct voltage provided by the battery.
  • the battery can further be configured to be charged to the predetermined DC voltage according to a second mode of operation.
  • the second operating mode can be a mode for charging the battery to the predetermined DC voltage.
  • the second operating mode can thus be referred to as charging mode or charging mode for charging the battery.
  • the medical device can thus be operated in two mutually different operating modes, which makes the external connection of the medical device superfluous.
  • the medical device can further comprise switches.
  • the switches can be configured to switch between the first and the second operating mode.
  • the switches can be operated electronically or manually in the form of a changeover switch.
  • the battery function can thus be provided easily and without replacing the battery.
  • the medical device can have a coil.
  • the coil can be designed to form the coil provided for the boost converter in the first operating mode. Furthermore, the coil can be provided, in the second operating mode, to form the resonant circuit coil provided for inductive charging of a rectifier connected between the battery and the coil.
  • Circuit complexity can thus be reduced. This saves weight and costs.
  • the switches can be arranged in such a way that the coil and the battery each act electrically in both operating modes.
  • the charging function and the step-up function can be easily integrated in one circuit.
  • the object defined above is also achieved in that a method for operating a medical device is provided.
  • the method comprises inductive charging, by means of an inductive charging station, of an electrical energy source contained in a medical device, for example a battery, according to a first operating mode.
  • the method comprises up-converting, by means of a step-up converter, a predetermined direct voltage to a direct voltage that is increased in magnitude in accordance with a second operating mode.
  • the method also includes providing the increased DC voltage of an electrical load provided for the increased DC voltage in terms of amount during the second operating mode.
  • the method can comprise automatic switching, by means of switches, between the first operating mode and the second operating mode.
  • the automatic switching can take place when you approach the inductive charging station.
  • the automatic switching can be done by operating the medical device. That automatic switching can take place when the electrical load is switched on or off at an output of a step-up converter.
  • the invention relates to the implementation of a boost converter in a battery-operated surgical device as an example of a medical device.
  • a DC / DC converter can be used to increase the voltage supplied by a battery pack from 12 VDC to 36 VDC, which is required, for example, to drive a converter-fed permanent magnet synchronous motor.
  • This combination could, for example, be housed in a foot pedal of the surgical device or for this, as well as in a hand-held device as a surgical device.
  • a battery pack composed of a plurality of batteries connected in series can be used.
  • the individual batteries used for this can provide an output voltage of around 1.3 V for this purpose.
  • these individual batteries can be summed up in their voltages. This summation can be limited in the present invention so that it does not lead to a state of heavy and expensive power modules.
  • the use of a boost converter can replace two or three of the batteries required for the battery pack to operate the corresponding surgical equipment, for example for an input voltage of 36 V. This can represent a considerable cost saving, since the cost of a boost converter is much cheaper are than the cost of two battery packs.
  • the free choice of voltage amplification enables the use of any battery technology. This flexibility replaces the dependency on single suppliers or possibly discontinued products.
  • the weight of the boost converter can be significantly less than the weight of the batteries. This represents an improvement in the handling of the device.
  • the invention allows, with a certain size and a certain volume, to operate the motor through a higher voltage level. This results in a significantly lower level of electricity with the same output, higher efficiency and lower costs in engine production.
  • systems for the treatment of bone tissue are operated in operating theaters, which are designed either for battery-operated motors (12V) or for cable-operated systems (36V).
  • the invention allows the two engine platforms (battery-operated and wired) to be reduced to one platform.
  • the charging time will be correspondingly shorter. It is important to note that although the stored energy is reduced to one nth of the original capacity (with an n-fold increase in voltage), the available charge can be designed to perform normal surgery without energy problems.
  • a medical electrical tool can be provided.
  • a 36 V DC bus can be used to control the synchronous motor as a load or part of the load, for example a permanent magnet synchronous motor (PMSM).
  • PMSM permanent magnet synchronous motor
  • the corresponding upconversion can be preset between the battery and the DC bus.
  • the total weight is particularly important.
  • the handling of a medical power tool can thus be facilitated in its sense.
  • the motor of the medical device can interact with a head, for example a drill head, of the medical device and drive it. The power provided for this can in particular be provided solely by the battery of the medical device.
  • the medical device, the switches, the voltage regulator, the step-up converter, the charging station, the foot pedal, the handpiece, the inverter and the synchronous motor can partly be used as a computer, a logic circuit, an FPGA (Field Programmable Gate Array; in German: im Field programmable logic gate arrangement), a processor (for example comprising a microprocessor, a microcontroller (pC) or a vector processor) / core (in German: main memory, can be integrated in the processor or used by the processor) / CPU (English: Central Processing Unit; in German: Central Processing Unit; where several processor cores are possible), an FPU (English: Floating Point Unit; in German: Floating Point Processor Unit), an NPU (English: Numeric Processing Unit; in German: Numerical Processor unit), an ALU (English: Arithmetic Logical Unit; in German: arithmetic-logical unit), a coprocessor (additional r Microprocessor to support a main processor (CPU), a GPGPU
  • a component is “connected” to another component or is “connected” to it, this can mean that it is directly connected to it or that it accesses it directly; It should be noted here, however, that a further component can lie in between. On the other hand, does it mean that a Component is "directly connected” to another component, this is understood to mean that there are no further components in between.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a system contained in a medical device
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a medical device in a variant
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a first operating mode for upward converting a battery voltage in a medical device
  • FIG. 4 shows a schematic illustration of a second operating mode for inductive charging of a battery in a medical device
  • FIG. 5 shows a schematic representation of a circuit of the medical device in the first operating mode
  • FIG. 6 shows a schematic representation of the circuit of the medical device in the second operating mode.
  • spatially relative terms such as “below”, “below”, “lower” / “lower”, “above”, “upper” / “upper”, “left”, “Left / left”, “right”, “right / right” and the like, for easy description the relationship of an element or structure to one or more other elements or structures shown in the figures.
  • the spatially relative terms are intended to include other orientations of the component that is in use or in operation. The component can be oriented differently (rotated 90 degrees or in a different orientation), and the spatially relative descriptors used here can also be interpreted accordingly.
  • a battery 1 is provided, which is to be accommodated individually or in a smaller battery pack than usually provided in the medical device or is accommodated, depending on whether the battery 1 is a dedicated battery for the medical device acts in the sense of a rechargeable battery or a battery 1 that can be removed from the medical device.
  • the battery 1 is understood here as a component for the present medical device.
  • the DC voltage provided by the battery 1 can be 12V or a maximum of 12V.
  • the battery 1 can be in the form of a lead accumulator, lithium-ion accumulator or the like.
  • a step-up converter 2 which converts the input DC voltage provided by the battery 1 into a higher output DC voltage in the sense of a DC-DC converter, only that the step-up converter 2 increases the voltage.
  • the boost converter 2 can consist of a coil, which can also be provided for charging the battery, a switch, a freewheeling diode and a capacitor.
  • the input and output voltage of the step-up converter are connected to each other via the coil as a choke and the conductive diode. Output current flows without a switch.
  • the output voltage can reach a maximum of the value of the input voltage reduced by the diode threshold voltage.
  • the output of the choke is connected to ground and the diode is blocked. With a linear increase in current, the choke absorbs magnetic energy.
  • the induction voltage at the choke is directed in such a way that the diode conducts again.
  • the current continues to flow through the throttle and, at the same time, recharges the capacitor.
  • the output voltage increases by the voltage difference between induction and input voltage and can be set with the pulse / pause times of the control cycle of the switch.
  • Yet another component of the present medical device can be an inverter 3, also called an inverter, which converts the direct voltage into an alternating voltage.
  • the conversion can be carried out in a 1: 1 ratio, so that a value of the DC voltage provided by the step-up converter 2, also referred to above as the DC output voltage, can correspond to an output peak value or rms value of the AC voltage provided by the inverter 3.
  • the inverter 3 can also be a DC-AC step-up converter, which converts, for example, 36V direct voltage to 230V (rms value) alternating voltage.
  • This alternating voltage thus provided by the inverter 3 is made available to a synchronous motor 4, for example a permanent magnet synchronous motor, as a further possible component of the medical device.
  • the synchronous motor 4 can be designed specifically for the alternating voltage provided by the inverter 3.
  • An example of an inverter 3 used herein is a four-quadrant controller, for example an H-bridge circuit comprising four semiconductor switches comprising transistors.
  • bipolar transistors, MOSFETs and / or IGBTs can be used in the four-quadrant regulator.
  • the four-quadrant controller can convert the DC voltage increased by the step-up converter 2 into an AC voltage of variable frequency and variable pulse width.
  • the frequency or pulse width can be variable to the extent that it can be adapted or is set to the synchronous motor 4 connected downstream.
  • the AC voltage can thus be provided at a fixed frequency and pulse width.
  • the inverter 4 can be implemented without, with a half bridge or with an H bridge (full bridge) made of semiconductor switches.
  • the synchronous motor 4 can be a single-phase or three-phase synchronous machine.
  • a constantly magnetized rotor of the synchronous motor 4 also called a rotor, can be synchronously carried along by a moving magnetic rotating field in the stator of the synchronous motor 4.
  • the running synchronous motor 4 has a movement that is synchronous with the alternating voltage.
  • the speed is linked to the number of pole pairs, for example up to 25 pairs, and the frequency, for example 50 Hz, of the alternating voltage.
  • the field in the rotor is generated by permanent magnets (for example magnetized ferrite magnets as rotor) or electromagnetically (for example field coil on the rotor).
  • the synchronous motor 4 can ultimately be provided to drive a related tool (not shown), which can also be part of the medical device.
  • the tool can in particular be a milling head or a drilling head.
  • FIG. 1 essentially shows a schematic representation of a system contained in a medical device with the individual components, battery 1, step-up converter 2, inverter 3 and synchronous motor 4, to illustrate the principle on which the invention is based.
  • FIG. 1 may have one or more optional additional features that correspond to one or more aspects that are mentioned in connection with the proposed concept or embodiments described below with reference to FIGS. 2 to 6.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a medical device.
  • the medical device shown in FIG. 2 comprises a foot pedal 5 and a handpiece 6 of a hand-held device, for example a milling cutter or drill.
  • the medical device mentioned here can also include the foot pedal 5, the handpiece 6 and / or designate or be the handheld device.
  • each of these elements alone or in combination can form the medical device.
  • the battery 1, the step-up converter 2 and the inverter are shown as being integrated in the foot pedal 5. Furthermore, the synchronous motor 4 is shown integrated in the handpiece 6 in this embodiment.
  • This element arrangement namely battery 1, step-up converter 2, inverter 3 and synchronous motor 4, can also be located in the handpiece 5 or in the hand-held device itself.
  • FIG. 2 The only difference between FIG. 2 and FIG. 1 is the arrangement / assignment of the elements, namely battery 1, step-up converter 2, inverter 3 and synchronous motor 4, in the medical device.
  • FIG. 2 may have one or more optional additional features that correspond to one or more aspects that are in connection with the proposed concept or one or more above (z. B. FIG. 1) or below (z. B. Fig.
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a first operating mode for upward converting a battery voltage in a medical device.
  • a circuit 10 is shown which represents or is in the first mode of operation.
  • FIG. 3 shows an equivalent circuit diagram, shown as circuit 10, for a circuit 9 from FIG. 5, described further below.
  • the circuit 11 thus represents an equivalent circuit diagram for the first operating mode of the circuit 9 from FIG. 5, as described below.
  • a step-up converter 2 is contained.
  • the step-up converter 2 comprises the components coil L2, switch Sx, diode D and capacitor C2.
  • these components represent a step-up converter 2.
  • a load L is connected in parallel across the connections of the capacitor C2.
  • the load L is in particular an inverter 3 and a connected synchronous motor 4, as described above with reference to Figures 1 and 2 be.
  • the battery 1, as described in FIGS. 1 and 2, and the load L, as described above, on the left side of the step-up converter 2 are connected.
  • a coil L2 is closed, which is connected to the diode D and the switch Sx via a common node.
  • the switch Sx is also connected to the capacitor C2 and the load L at a further node, the second input connection.
  • the further node represents the second input connection and the second output connection of the boost converter 2.
  • the first output connection is a node of the coil D, the capacitor C2 and the load L.
  • FIG. 3 may have one or more optional additional features that correspond to one or more aspects that are in connection with the proposed concept or one or more above (z. B. Figs. 1 and 2) or below ( 4 to 6) described embodiments are mentioned.
  • FIG. 4 shows a schematic illustration of a second operating mode for inductive charging of a battery in a medical device.
  • the circuit 11 represents an equivalent circuit diagram for the second operating mode of the circuit 9 from FIG. 6, as described below.
  • FIG. 4 shows an equivalent circuit diagram of a charging station 7.
  • the charging station 7 comprises a charging station inverter I and a charging station coil L1.
  • the charging station 7 is used to charge the battery 1 in the first operating mode.
  • the coil L2 and the battery 1 are used in both operating modes.
  • the charging station coil L2 is used to transmit an electromagnetic field to the coil L2.
  • the combination L1 and L2 can thus be understood as a transformer.
  • the two coils L1 and L2 can each be Lines be arranged that they are only spaced from one another by the corresponding housing.
  • the foot pedal 5 or the hand-held device 6 as the medical device can be positioned or placed on the charging station 7 such that the coils L1 and L2 are opposite each other and there is only an air gap between the charging station 7 and the medical device. In this case, the battery 1 can be charged.
  • a capacitor C1 is connected in parallel with the coil L2. This component combination corresponds to an L2C1 resonant circuit.
  • a rectifier 8 is also connected to the L2C1 resonant circuit.
  • the rectifier 8 can be designed for single-phase alternating current, for example a bridge rectifier, also called a Graetz circuit, Graetz bridge or two-pulse bridge circuit. In the present case, the rectifier 8 has four diodes.
  • the alternating voltage generated by the L2C1 resonant circuit is converted into a pulsating direct voltage.
  • the ripple has twice the frequency of the input voltage provided by the L2C1 resonant circuit.
  • a downstream filter effort can be reduced based on the halved period.
  • the rectifier 8 can in particular be a bridge rectifier for alternating and three-phase currents.
  • the bridge rectifier can be used in the form of interconnected diodes in a common housing.
  • the diodes contained in the rectifier 8, as shown in Figure 4 can be aligned so that measured a two-port of the rectifier 8, which has a first input terminal connected to a cathode of a first diode, top left, and to an anode of a second diode, top right. Furthermore, a second input terminal is connected to a cathode of a third diode, bottom left, and an anode of a fourth diode, bottom right.
  • the first output connection is connected to a cathode of the second diode, top right, and a cathode of the fourth diode, bottom right.
  • the second output connection is connected to an anode of the first diode, top left, and an anode of the third diode, bottom left.
  • the first and second output connections of the rectifier 8 can be the input connections or the input gate of the voltage regulator VR. Due to the targeted arrangement of the diodes of the rectifier 8, only positive half-waves are generated at the output thereof.
  • the output voltage supplied by the rectifier 8 is thus passed on to the voltage regulator VR.
  • a ground GND can be present in the voltage regulator VR, which grounds all components occurring in the second operating mode.
  • the voltage regulator VR has the task of stabilizing the electrical voltage made available by the rectifier 8 in such a way that fluctuations in the same are compensated for for charging the downstream battery 1.
  • the voltage regulator VR acts as an actuator in terms of control technology.
  • the voltage regulator VR can be designed as a series regulator.
  • the series regulator measures the output voltage, namely the battery voltage, and tries to keep it constant.
  • a resistor, a transistor and a Zener diode can be used for this.
  • the transistor can be connected in such a way that the input voltage, at the connection IN, from the rectifier 8 at an emitter of the transistor and an output voltage, at the connection OUT, drops at a collector of the transistor.
  • the resistor must be connected via the base-emitter path.
  • the base of the transistor is connected to ground GND via the Zener diode.
  • the anode of the Zener diode forms the ground GND.
  • FIG may have one or more optional additional features that correspond to one or more aspects related to the proposed concept or one or more above (e.g. FIGS. 1 to 3) or below (e.g. FIG and 6) described embodiments are mentioned.
  • the circuit 9, which contains the two subcircuits 10 and 11 according to the respective operating mode, is described below.
  • FIG. 5 shows a schematic representation of a circuit 9 of the medical device in the first operating mode.
  • FIG. 6 shows a schematic representation of the circuit 9 of the medical device in the second operating mode. So that the circuit 9 can be operated in different operating modes, first and second operating modes, switches S1, S2, S3 and S4 are provided. The switches S1 and S2 are connected to respective terminals of the coil L2. Furthermore, the switches S3 and S4 are connected to respective terminals of the battery 1. Thus, the circuit 9 can be switched into the first operating mode, as shown in FIG. 3, and into the second operating mode, as shown in FIG. 4.
  • the respective switches S1, S2, S3 and S4 have, as shown in Figures 5 and 6, each Weil 3 connections, in which between a first switch position according to the first operating mode, see switch position or switch connection 2 in Figures 5 and 6, and one second switch position according to the second operating mode, see switch position or switch connection 3 in Figures 5 and 6, can be switched.
  • the switch position or the switch connection 5 of the switches S1 and S2 is permanently connected to the coil L2. Furthermore, the switch position or the switch connection 5 of the switches S3 and S4 are firmly connected to the battery 1 for this purpose.
  • the first operating mode or the circuit 10 results from the circuit 9 in that the switches S1, S2, S3 and S4 are all switched to switch position 2.
  • a first connection, the upper connection, of the battery 1 is connected to the coil L2 via the switch S3, S1.
  • the step-up converter according to FIG. 3 results from the fact that the coil L2 is connected to the other components via the switch S2. elements of the boost converter 2 is connected.
  • the coil L2 is connected to the node that connects the diode D1, the switch Sx and the coil L2 in the first operating mode, by means of the switch S2.
  • a second connection, the lower connection, of the battery 1 is connected via the switch S4 to the up converter 2 or to a common node that connects the switch Sx, the capacitor C2 and the load.
  • the switches S1 to S4 each individually or in combination decouple the components of the circuit 9, except for the battery and the coil L2, which forms part of the boost converter 2 in the first operating mode.
  • the circuit 10 from FIG. 3 is provided according to the switch position 2 from FIG. 5 and the circuit 9 can be operated in the first operating mode for operating a load L.
  • the second operating mode or the switching circuit 11 results from the switching circuit 9 in that the switches S1, S2, S3 and S4 are all switched to switch position 3.
  • the first connection, the upper connection, of the battery 1 is connected to the series regulator VR via the switch S3.
  • the coil L2 is connected to the capacitor C1 via the switches S1 and S2.
  • the switches S1 and S3 are decoupled by the switch position 3.
  • the second connection, the lower connection, of the battery 1 is connected to ground GND.
  • the mass can be provided by the series regulator VR.
  • the switches S1 and S4 decouple the components of the boost converter 2, except for the coil L2, from the rest of the circuit 9.
  • the circuit 11 from FIG. 4 is thus provided in accordance with the switch position 3 from FIG. 6 and the circuit 9 can be operated in the second operating mode for charging the battery 1.
  • the switches S1, S2, S3 and S4 can be designed in the form of toggle switches, so that a change between the two switch positions 2 and 3 can take place automatically or manually. In this regard, a switch position change can take place depending on the voltage, current and / or power of the battery 1.
  • the switches S1, S2, S3 and S4 can thus be used as integrated modules in order to set the switch position based on a state of the battery.
  • a manual setting can provide that switches S1, S2, S3 and S4 are toggled individually or together by hand.
  • switches S1, S2, S3 and S4 can be switched synchronously or simultaneously so that unpredictable switch states cannot occur.

Landscapes

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  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine medizinische Vorrichtung (5, 6) umfassend eine elektrische Energiequelle, die vorgesehen ist, eine vorbestimmte Gleichspannung bereitzustellen; und einen Aufwärtswandler (2), der vorgesehen ist, die von der Energiequelle bereitgestellte vorbestimmte Gleichspannung betragsmäßig zu erhöhen und diese einer für die betragsmäßig erhöhte Gleichspannung vorgesehenen elektrischen Last (3, 4) bereitzustellen. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer medizinischen Vorrichtung.

Description

Medizinische Vorrichtung
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine medizinische Vorrichtung und ein Verfahren zum Betreiben einer medizinischen Vorrichtung.
Stand der Technik
Aus dem Stand der Technik sind bereits medizinische Vorrichtungen, insbesondere in der Chirurgie als chirurgische Instrumente, bekannt.
Zum einen werden die chirurgischen Instrumente bei einer vorgeschriebenen Span nung betrieben, welche von einer einzelnen Batterie nicht leistbar ist. Hierzu werden beispielsweise mehrere Batterien in Serie hintereinandergeschaltet, um eine höhere Spannung zu erreichen. Hierdurch werden die chirurgischen Instrumente allerdings schwer und unhandlich.
Zum anderen werden die chirurgischen Instrumente durch eine direkte Verbindung mit einem stationären Energieversorgungssystem mit Energie versorgt und somit bei der vorgeschriebenen Spannung betrieben. So kann ein kabelgebundenes chirurgisches Instrument bereitgestellt werden, das dem Anwender allerdings wenig Präzision und Handlichkeit beschert.
Der Stand der Technik hat folglich immer den Nachteil geringer Handlichkeit bei chi rurgischen Instrumenten. Es kann ein Bedarf bestehen zum Bereitstellen von Konzep ten für medizinische Vorrichtungen, die batteriebetrieben und trotzdem leicht und handlich sind. Kurzbeschreibung der Erfindung
Es ist also die Aufgabe der Erfindung, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu vermeiden oder wenigstens zu mildern. Insbesondere sollen dabei Gewicht, Kosten und Effizienz mitberücksichtigt werden.
Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine medizinische Vorrichtung, zum Beispiel eine batteriebetrie bene medizinische Vorrichtung, bereitgestellt wird. Die medizinische Vorrichtung hat eine elektrische Energiequelle, zum Beispiel eine Batterie. Die elektrische Energie quelle ist vorgesehen, eine vorbestimmte Gleichspannung bereitzustellen. Die medizi nische Vorrichtung hat ferner einen Aufwärtswandler. Der Aufwärtswandler ist vorge sehen, die von der Energiequelle bereitgestellte vorbestimmte Gleichspannung be tragsmäßig zu erhöhen und die betragsmäßig erhöhte Gleichspannung einer für die betragsmäßig erhöhte Gleichspannung vorgesehenen elektrischen Last bereitzustel len.
Dies hat den Vorteil, dass Gewicht durch Weglassen von sonst für die erhöhte Span nung erforderlichen Batterien in der medizinischen Vorrichtung eingespart werden kann. Hierdurch lassen sich ebenso die Kosten für weitere Batterien einsparen. Da Aufwärtswandler auch relativ effizient arbeiten, kann die medizinische Vorrichtung auch als effiziente Vorrichtung angesehen werden.
Die medizinische Vorrichtung kann insbesondere ein Fußpedal, ein Handgerät, das mit dem Fußpedal Zusammenwirken kann oder beides sein. Insbesondere kann die Batterie in ein Handstück des Handgeräts integrierbar oder integriert sein, zum Bei spiel dediziert integriert sein. Insbesondere kann die Batterie in einen dafür vorgese henen Schacht des Handstücks einschiebbar sein. In dem dafür vorgesehenen Schacht kann die Batterie mit dem Handstück einrasten.
Die Batterie kann eine 12 Volt Batterie sein. Andere Spannungsniveaus sind ebenfalls möglich, zum Beispiel mindestens oder maximal 3V, 5V oder 10V. Insbesondere kann die Batterie hierin als ein Speicher für elektrische Energie auf elektrochemischer Basis verstanden werden. Auch versteht sich, dass die Verwendung des Begriffs Bat terie, da sie wieder aufgeladen werden kann, auch als Akkumulator, Akku oder Sekundärbatterie bezeichnet werden kann. Hier kann somit eine direkte Abgrenzung zu nicht wieder aufladbaren Batterien gemeint sein, sogenannte Primärbatterien.
Der Aufwärtswandler kann auch als Hochsetzsteller oder Aufwärtsregler (im Engli schen Boost-Converter oder Step-Up-Converter genannt) bezeichnet sein. Der Auf wärtswandler ist eine Form eines Gleichspannungswandlers. Der Betrag der Aus gangsspannung ist stets größer als der Betrag der Eingangsspannung. Insbesondere kann der Aufwärtswandler hierin vorgesehen sein, den Betrag der vorbestimmten Gleichspannung mindestens zu verdoppeln, verdreifachen, vervierfachen oder ver fünffachen. Der Aufwärtswandler kann speziell eine Spule, eine Freilaufdiode, einen Ladekondensator und einen Schalter aufweisen oder nur diese Bauelemente enthal ten also daraus bestehen. Speziell kann die Spule in Reihe mit der Freilaufdiode geschaltet sein. Der Ladekondensator kann die Ausgangsspannung aufsummieren.
Die Spule kann durch den Schalter, zum Beispiel in Form eines MOSFETs,
Thyristors oder Transistors, gegen Masse geschaltet sein. An der Spule fällt bei ge schlossenem Schalter die Eingangsspannung ab und der Strom durch die Spule und damit die im Magnetfeld gespeicherte Energie steigen an. Wird der Schalter geöffnet, versucht die Spule den Stromfluss aufrechtzuerhalten. Die Spannung an dem Schalter zugeordneten Ende der Spule steigt sehr schnell an, bis sie die am Ladekondensa tor anliegende Spannung übersteigt und die Freilaudiode öffnet. Der Strom fließt im ersten Moment unverändert weiter und lädt den Kondensator weiter auf. Das Magnet feld wird dabei abgebaut und gibt seine Energie ab, indem es den Strom über die Frei laufdiode in den Ladekondensator und zu einer an dem Aufwärtswandler angeschlos senen Last treibt.
Die elektrische Last kann in Form eines elektrischen Verbrauchers ein mit der medizi nischen Vorrichtung verbindbarer oder verbundener Motor oder eine Motoreinheit mit Wechselrichter und Synchronmotor sein.
Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und wer den nachfolgend näher erläutert. Insbesondere kann die Batterie für die medizinische Vorrichtung dediziert sein.
Hierdurch lässt sich die medizinische Vorrichtung optimal ausgestalten und verhindert somit Verschleiß und spart Platz ein.
Die Batterie kann konfiguriert sein, die vorbestimmte Gleichspannung gemäß einem ersten Betriebsmodus bereitzustellen. Der erste Betriebsmodus kann ein Modus zum Hochsetzen der Batterieausgangsspannung auf die erhöhte Gleichspannung zur Ver sorgung der Last mit der erhöhten Gleichspannung sein. Somit kann der erste Be triebsmodus als Entlademodus oder Aufwärtswandelmodus zum Aufwärtswandeln der von der Batterie bereitgestellten vorbestimmten Gleichspannung bezeichnet sein.
Die Bereitstellung verschiedener Betriebsmodi, insbesondere genau zwei Betriebs modi, kann die Flexibilität bei der Benutzung der medizinischen Vorrichtung erhöhen.
Die Batterie kann ferner konfiguriert sein, auf die vorbestimmte Gleichspannung ge mäß einem zweiten Betriebsmodus aufgeladen zu werden. Der zweite Betriebsmodus kann ein Modus zum Aufladen der Batterie auf die vorbestimmte Gleichspannung sein. Somit kann der zweite Betriebsmodus als Lademodus oder Auflademodus zum Laden der Batterie bezeichnet sein.
Somit kann die medizinische Vorrichtung in zwei voneinander verschiedenen Be triebsmodi betrieben werden, welches das externe Anschließen der medizinischen Vorrichtung überflüssig macht.
Die medizinische Vorrichtung kann ferner Schalter umfassen. Die Schalter können konfiguriert sein, zwischen dem ersten und dem zweiten Betriebsmodus umzuschal ten. Hierbei können die Schalter in Form eines Wechselschalters elektronisch oder manuell betrieben sein.
Somit kann die Batteriefunktion einfach und ohne Austauschen der Batterie bereitge stellt sein. Die medizinische Vorrichtung kann eine Spule aufweisen. Die Spule kann ausgebildet sein, in dem ersten Betriebsmodus, die für den Aufwärtswandler vorgesehene Spule zu bilden. Ferner kann die Spule vorgesehen sein, in dem zweiten Betriebsmodus, die für ein induktives Laden vorgesehene Schwingkreisspule eines zwischen der Batterie und der Spule geschalteten Gleichrichters zu bilden.
Somit lässt sich ein Schaltungsaufwand reduzieren. Hierdurch werden Gewicht und Kosten eingespart.
In einer weiteren Ausgestaltung können die Schalter so angeordnet sein, dass jeweils die Spule und die Batterie in beiden Betriebsmodi elektrisch wirken.
Hierdurch lassen sich Ladefunktion und Hochsetzfunktion in einer Schaltung verein facht integrieren.
Die oben definierte Aufgabe wird ferner dadurch gelöst, dass ein Verfahren zum Be treiben einer medizinischen Vorrichtung bereitgestellt wird. Das Verfahren umfasst In duktives Laden, durch eine induktive Ladestation, einer in einer medizinischen Vor richtung enthaltenen elektrischen Energiequelle, zum Beispiel einer Batterie, gemäß einem ersten Betriebsmodus. Ferner umfasst das Verfahren Aufwärtswandeln, durch einen Aufwärtswandler, einer vorbestimmten Gleichspannung auf eine betragsmäßig erhöhte Gleichspannung gemäß einem zweiten Betriebsmodus. Ebenso umfasst das Verfahren Bereitstellen der erhöhten Gleichspannung einer für die betragsmäßig er höhte Gleichspannung vorgesehenen elektrischen Last während dem zweiten Be triebsmodus.
Somit kann eine effiziente Methode bereitgestellt werden, die Kosten und Handling der medizinischen Vorrichtung erleichtert.
Ferner kann das Verfahren Automatisches Umschalten, durch Schalter, zwischen dem ersten Betriebsmodus und dem zweiten Betriebsmodus umfassen. Das automatische Umschalten kann beim Annähern an die induktive Ladestation erfolgen. Das automa tische Umschalten kann durch Betätigen der medizinischen Vorrichtung erfolgen. Das automatische Umschalten kann beim Zuschalten bzw. Abschalten der elektrischen Last an einen Ausgang eines Aufwärtswandlers erfolgen.
Hierdurch lassen sich Mechanismen mit der medizinischen Vorrichtung bereitstellen, so dass ein benutzerfreundliches Wirken ermöglicht wird.
Mit anderen Worten betrifft die Erfindung die Implementierung eines Aufwärtswandlers in einem batteriebetriebenen chirurgischen Gerät als Beispiel für eine medizinische Vorrichtung.
Insbesondere kann ein Gleichspannungswandler verwendet werden, um die Span nung, die von einem Batteriepaket geliefert wird, von 12 VDC auf 36 VDC zu erhöhen, die zum Beispiel zum Antrieb eines umrichtergespeisten Permanentmagnet- Synchronmotors benötigt wird. Diese Kombination könnte zum Beispiel in einem Fuß pedal des chirurgischen Geräts oder für dieses, sowie in einem Handgerät als chirur gisches Gerät untergebracht sein.
Gemäß einem oder mehrere Aspekte kann ein Batteriepaket verwendet werden, das aus mehreren in Reihe geschalteten Batterien besteht. Die dafür verwendeten einzel nen Batterien können hierfür eine Ausgangsspannung von etwa 1 ,3 V liefern. Um die Nennspannungen für verschiedenen Geräte zu erreichen, können diese Einzelbatte rien in ihren Spannungen aufsummiert werden. Dieses Aufsummieren kann in der vor liegenden Erfindung begrenzt sein, so dass es nicht zu einem Zustand schwerer und teurer Leistungsmodule führt.
Beispielweise kann der Einsatz eines Aufwärtswandlers zwei oder drei der für das Batteriepaket benötigten Akkus ersetzen, um die entsprechenden chirurgischen Gerä te zu betreiben, zum Beispiel für eine Eingangsspannung von 36 V. Dies kann eine beträchtliche Kosteneinsparung darstellen, da die Kosten für einen Aufwärtswandler viel günstiger sind als die Kosten für zwei Batteriepakete.
Darüber hinaus ermöglicht die freie Wahl der Spannungsverstärkung, die Verwendung jeder beliebigen Batterietechnologie. Diese Flexibilität ersetzt die Abhängigkeit von al leinigen Zulieferern oder möglicherweise eingestellten Produkten. Zudem kann das Gewicht des Aufwärtswandlers wesentlich geringer als das Gewicht der Batterien sein. Dies stellt eine Verbesserung der Handhabung des Geräts dar. Darüber hinaus erlaubt die Erfindung, bei einer bestimmten Größe und einem be stimmten Volumen, den Motor durch einen höheren Spannungspegel zu bedienen. Dies resultiert in einem deutlich niedrigeren Stromniveau bei gleicher Leistung, einer höheren Effizienz und niedrigeren Kosten in der Motorenproduktion.
Darüber hinaus werden in Operationssälen für die Behandlung von Knochengewebe Systeme betrieben, die entweder für batteriebetriebene Motoren (12V) oder für kabel betriebene Systeme (36V) ausgelegt sind. Die Erfindung erlaubt es, die beiden Motor plattformen (batteriebetrieben und kabelgebunden) auf eine Plattform zu reduzieren.
Aufgrund der Reduzierung der Batterien wird die Ladezeit entsprechend kürzer sein. Es ist wichtig zu erwähnen, dass, obwohl die gespeicherte Energie auf ein n-tel der ursprünglichen Kapazität reduziert ist (bei n-facher Spannungserhöhung), die verfüg bare Ladung ausgelegt sein kann, einen normalen chirurgischen Eingriff ohne Ener gieprobleme durchzuführen.
Gemäß einem oder mehrerer Ausführungsformen kann ein medizinisches Elekt rowerkzeug vorgesehen sein. Zur Ansteuerung des Synchronmotors als Last oder Teil der Last, zum Beispiel ein Permanentmagnet-Synchronmotor (PMSM), kann ein DC- Bus von 36 V verwendet werden. Die entsprechende Aufwärtswandlung kann zwi schen der Batterie und dem DC-Bus voreingestellt sein. Bei Geräten, die direkt von dem Anwender, insbesondere einem Chirurgen, Verwendung finden, ist das Gesamt gewicht besonders entscheidend. Die Handhabung eines medizinischen Elektrowerk zeugs kann somit in dessen Sinne erleichtert sein. Speziell kann der Motor der medi zinischen Vorrichtung mit einem Kopf, zum Beispiel Bohrkopf, der medizinischen Vor richtung Zusammenwirken und diesen antreiben. Die dafür vorgesehene Leistung kann insbesondere allein durch die Batterie der medizinischen Vorrichtung bereitge stellt sein.
Es ist dem Fachmann klar, dass die hierin dargelegten Erklärungen unter Verwendung von Hardwareschaltungen, Softwaremitteln oder einer Kombination davon implemen- tiert sein/werden können. Die Softwaremittel können im Zusammenhang stehen mit programmierten Mikroprozessoren oder einem allgemeinen Computer, einer ASIC (Englisch: Application Specific Integrated Circuit; zu Deutsch: anwendungsspezifische integrierte Schaltung) und/oder DSPs (Englisch: Digital Signal Processors; zu Deutsch: digitale Signalprozessoren).
Beispielsweise kann die medizinische Vorrichtung, die Schalter, der Spannungsregler, der Aufwärtswandler, die Ladestation, das Fußpedal, das Handstück, der Wechsel richter und der Synchronmotor teilweise als ein Computer, eine Logikschaltung, ein FPGA (Field Programmable Gate Array; zu Deutsch: im Feld programmierbare Logik- Gatter-Anordnung), ein Prozessor (beispielsweise umfassend einen Mikroprozessor, einen Mikrocontroller (pC) oder einen Vektorprozessor)/Core (zu Deutsch: Hauptspei cher, kann in dem Prozessor integriert sein beziehungsweise von dem Prozessor ver wendet werden)/CPU (Englisch: Central Processing Unit; zu Deutsch: zentrale Pro zessoreinheit; wobei mehrere Prozessorkerne möglich sind), eine FPU (Englisch: Floating Point Unit; zu Deutsch: Gleitkommaprozessoreinheit), eine NPU (Englisch: Numeric Processing Unit; zu Deutsch: Numerische Prozessoreinheit), eine ALU (Eng lisch: Arithmetic Logical Unit; zu Deutsch: arithmetisch-logische Einheit), ein Kopro zessor (zusätzlicher Mikroprozessor zur Unterstützung eines Hauptprozessors (CPU)), eine GPGPU (Englisch: General Purpose Computation on Graphics Proces sing Unit; zu Deutsch: Allzweck-Berechnung auf Grafikprozessoreinheit(en)), ein Pa rallelrechner (zum gleichzeitigen Ausführen, unter anderem auf mehreren Hauptpro zessoren und/oder Grafikprozessoren, von Rechenoperationen) oder ein DSP reali siert sein.
Auch wenn einige der voranstehend beschriebenen Aspekte in Bezug auf das Verfah ren beschrieben wurden, so können diese Aspekte auch auf medizinische Vorrichtung zutreffen. Genauso können die voranstehend in Bezug auf die medizinische Vorrich tung beschriebenen Aspekte in entsprechender weise auf das Verfahren zutreffen.
Heißt es vorliegend, dass eine Komponente mit einer anderen Komponente "verbun den ist" oder damit "in Verbindung steht", kann dies heißen, dass sie damit unmittelbar verbunden ist oder auf diese unmittelbar zugreift; hierbei ist aber anzumerken, dass eine weitere Komponente dazwischenliegen kann. Heißt es andererseits, dass eine Komponente mit einer anderen Komponente "unmittelbar verbunden" ist, ist darunter zu verstehen, dass dazwischen keine weiteren Komponenten vorhanden sind.
Kurzbeschreibung der Figuren
Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe von Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines in einer medizinischen Vorrichtung enthaltenen Systems;
Figur 2 eine schematische Darstellung einer medizinischen Vorrichtung in einer Variante;
Figur 3 eine schematische Darstellung eines ersten Betriebsmodus zum Auf wärtswandeln einer Batteriespannung in einer medizinischen Vorrich tung;
Figur 4 eine schematische Darstellung eines zweiten Betriebsmodus zum induk tiven Laden einer Batterie in einer medizinischen Vorrichtung;
Figur 5 eine schematische Darstellung eines Schaltkreises der medizinischen Vorrichtung im ersten Betriebsmodus; und
Figur 6 eine schematische Darstellung des Schaltkreises der medizinischen Vor richtung im zweiten Betriebsmodus.
Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Ver ständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Merkmale der einzelnen Ausführungsformen können untereinander ausgetauscht werden.
Darüber hinaus können hier räumlich relative Begriffe, wie etwa „darunter befindlich“, „unter“, „untere(r)“/„unteres“, „darüber befindlich“, „obere(r)“/„oberes“, „links“, „lin- ke(r)/linkes“, „rechts“, „rechte(r)/rechtes“ und dergleichen, zur einfachen Beschreibung der Beziehung eines Elements oder einer Struktur zu einem oder mehreren anderen Elementen oder Strukturen verwendet werden, die in den Figuren dargestellt sind. Die räumlich relativen Begriffe sollen zusätzlich zu der in den Figuren dargestellten Orien tierung andere Orientierungen des in Gebrauch oder in Betrieb befindlichen Bauele ments umfassen. Das Bauelement kann anders ausgerichtet werden (um 90 Grad ge dreht oder in einer anderen Orientierung), und die räumlich relativen Deskriptoren, die hier verwendet werden, können ebenso entsprechend interpretiert werden.
Figurenbeschreibung
Die medizinische Vorrichtung und das Verfahren dazu werden nun anhand von Aus führungsformen beschrieben.
Das Prinzip der vorliegenden Erfindung wird mitunter aus Figur 1 deutlich. Es wird ei ne Batterie 1 bereitgestellt, die Einzeln oder in einem kleineren als gewöhnlich vorge sehenen Batteriepaket in der medizinischen Vorrichtung unterzubringen ist bzw. un tergebracht ist, je nachdem ob es sich bei der Batterie 1 um eine für die der medizini schen Vorrichtung dedizierte Batterie im Sinne eines Akkus handelt oder um eine aus der medizinischen Vorrichtung entnehmbare Batterie 1 handelt. Die Batterie 1 wird hierbei als Baustein für die vorliegende medizinische Vorrichtung verstanden. Die von der Batterie 1 bereitgestellte Gleichspannung kann 12V sein oder maximal 12V auf weisen. Die Batterie 1 kann in Form eines Blei-Akkumulators, Lithium-Ionen- Akkumulators oder dergleichen sein.
Ein weiterer Baustein der vorliegenden medizinischen Vorrichtung ist ein Aufwärts wandler 2, der die von der Batterie 1 bereitgestellte Eingangsgleichspannung in eine höhere Ausgangsgleichspannung umwandelt im Sinne eines DC-DC Wandlers, nur, dass der Aufwärtswandler 2 die Spannung hochsetzt. Insbesondere kann eine min destens zweifache, zum Beispiel mindestens oder genau dreifache, Spannnungser- höhung vorgesehen sein. Der Aufwärtswandler 2 kann aus einer Spule, die ebenfalls zur Aufladung der Batterie vorgesehen sein kann, einem Schalter, einer Freilaufdiode und einem Kondensator bestehen. Eingangs- und Ausgangsspannung des Aufwärts wandlers sind über die Spule als Drossel und die leitende Diode miteinander verbun den. Ohne Schalter fließt Ausgangsstrom. Die Ausgangsspannung kann dabei maximal den um die Diodenschwellenspannung verringerten Wert der Eingangsspannung erreichen. Während der Einschaltphase des Schalters liegt der Ausgang der Drossel an Masse und die Diode ist gesperrt. Mit line arem Stromanstieg nimmt die Drossel magnetische Energie auf. In der Schaltpause des Schalters ist die Induktionsspannung an der Drossel so gerichtet, dass die Diode wieder leitet. Der Strom durchfließt die Drossel weiter und lädt nebenbei den Konden sator nach. Die Ausgangsspannung nimmt um die Spannungsdifferenz zwischen In- duktions- und Eingangsspannung zu und ist mit den Puls-/Pausenzeiten des Steuer takts des Schalters einstellbar.
Noch ein weiterer Baustein der vorliegenden medizinischen Vorrichtung kann ein Wechselrichter 3 sein, auch Inverter genannt, der die Gleichspannung in eine Wech selspannung wandelt. Hierbei kann die Wandlung in einem 1 :1 Verhältnis durchge führt werden, so dass ein Wert der von dem Aufwärtswandler 2 bereitgestellten Gleichspannung, oben auch Ausgangsgleichspannung genannt, einem Ausgangs scheitelwert oder Effektivwert der von dem Wechselrichter 3 bereitgestellten Wechsel spannung entsprechen kann. Im Speziellen kann es sich bei dem Wechselrichter 3 aber auch um einen DC-AC Hochsetzsteller handeln, der zum Beispiel 36V Gleich spannung auf 230V (Effektivwert) Wechselspannung wandelt. Diese so von dem Wechselrichter 3 bereitgestellte Wechselspannung wird einem Synchronmotor 4, zum Beispiel einem Permanentmagnetsynchronmotor, als weiterer möglicher Baustein der medizinischen Vorrichtung zur Verfügung gestellt.
Speziell kann der Synchronmotor 4 für die von dem Wechselrichter 3 bereitgestellte Wechselspannung ausgebildet sein. Ein Beispiel für eine hierin verwendeten Wech selrichter 3 ist ein Vierquadrantensteller, zum Beispiel eine H-Brückenschaltung aus vier Halbleiterschaltern umfassend Transistoren. Insbesondere können in dem Vier quadrantensteller Bipolartransistoren, MOSFETs und/oder IGBTs eingesetzt sein. Der Vierquadrantensteller kann die von der Aufwärtswandler 2 erhöhte Gleichspannung in eine Wechselspannung variabler Frequenz und variabler Pulsbreite umwandeln. Die Frequenz bzw. Pulsbreite kann insofern variabel sein, dass sie auf den nachgeschal teten Synchronmotor 4 angepasst sein kann bzw. eingestellt ist. Somit kann die Wechselspannung bei festgelegter Frequenz und Pulsbreite bereitgestellt sein. Insbe- sondere kann der Wechselrichter 4 ohne, mit einer Halbbrücke oder mit einer H- Brücke (Vollbrücke) aus Halbleiterschaltern realisiert sein.
Ferner kann der Synchronmotor 4 eine Einphasen- oder Drehstrom- Synchronmaschine sein. Im Motorbetrieb kann ein konstant magnetisierter Läufer des Synchronmotors 4, auch Rotor genannt, synchron von einem bewegten magneti schen Drehfeld im Stator des Synchronmotors 4 mitgenommen werden. Der laufende Synchronmotor 4 hat eine zur Wechselspannung synchrone Bewegung. Die Drehzahl ist mit Polpaarzahl, zum Beispiel bis zu 25 Paaren, und Frequenz, zum Beispiel 50 Hz, der Wechselspannung verknüpft. Das Feld im Läufer wird durch Permanentmagnete (zum Beispiel magnetisierte Ferritmagnete als Läufer) o- der elektromagnetisch (zum Beispiel Feldspule auf dem Läufer) erzeugt.
Der Synchronmotor 4 kann letztlich dafür vorgesehen sein, ein damit in Verbindung stehendes Werkzeug (nicht gezeigt), welches ebenfalls Teil der medizinischen Vor richtung sein kann, anzutreiben. Das Werkzeug kann insbesondere ein Fräskopf oder ein Bohrkopf sein.
Figur 1 zeigt im Wesentlichen eine schematische Darstellung eines in einer medizini schen Vorrichtung enthaltenen Systems mit den einzelnen Bausteinen, Batterie 1 , Aufwärtswandler 2, Wechselrichter 3 und Synchronmotor 4, zur Veranschaulichung des der Erfindung zugrundeliegenden Prinzips.
Weitere Einzelheiten und Aspekte sind in Verbindung mit den vor- oder nachstehend beschriebenen Ausführungsformen erwähnt. Die in Fig. 1 gezeigte Ausführungsform kann ein oder mehrere optionale zusätzliche Merkmale aufweisen, die einem oder mehreren Aspekten entsprechen, die in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Kon zept oder nachstehend in Bezug auf Fig. 2 bis 6 beschriebenen Ausführungsformen erwähnt sind.
Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung einer medizinischen Vorrichtung. Die in Figur 2 gezeigte medizinische Vorrichtung umfasst ein Fußpedal 5 und ein Handstück 6 eines Handgeräts, zum Beispiel ein Fräser oder Bohrer. Insbesondere kann die hier in erwähnte medizinische Vorrichtung auch das Fußpedal 5, das Handstück 6 und/oder das Handgerät bezeichnen oder sein. Somit kann jedes dieser Elemente al lein oder in Kombination die medizinische Vorrichtung bilden.
In der Ausführungsform aus Figur 2 sind die Batterie 1 , der Aufwärtswandler 2 und der Wechselrichter als in dem Fußpedal 5 integriert gezeigt. Ferner ist in dieser Ausfüh rungsform der Synchronmotor 4 in dem Handstück 6 integriert gezeigt. Diese Elemen tanordnung, nämlich Batterie 1, Aufwärtswandler 2, Wechselrichter 3 und Synchron motor 4, kann sich auch in dem Handstück 5 bzw. dem Handgerät an sich befinden.
Der Unterschied von Figur 2 zu Figur 1 besteht lediglich in der Anordnung/Zuordnung der Elemente, nämlich Batterie 1, Aufwärtswandler 2, Wechselrichter 3 und Syn chronmotor 4, in der medizinischen Vorrichtung.
Weitere Einzelheiten und Aspekte sind in Verbindung mit den vor- oder nachstehend beschriebenen Ausführungsformen erwähnt. Die in Fig. 2 gezeigte Ausführungsform kann ein oder mehrere optionale zusätzliche Merkmale aufweisen, die einem oder mehreren Aspekten entsprechen, die in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Kon zept oder einen oder mehreren vorstehend (z. B. Fig. 1) oder nachstehend (z. B. Fig.
3 bis 6) beschriebenen Ausführungsformen erwähnt sind.
Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung eines ersten Betriebsmodus zum Auf wärtswandeln einer Batteriespannung in einer medizinischen Vorrichtung. Speziell wird ein Schaltkreis 10 gezeigt, der den ersten Betriebsmodus darstellt oder sich in demselben befindet. Insbesondere wird in Figur 3 ein als Schaltkreis 10 gezeigtes Er satzschaltbild für einen Schaltkreis 9 aus Figuren 5, weiter unten beschrieben, ge zeigt. Somit stellt der der Schaltkreis 11 ein Ersatzschaltbild für den ersten Betriebs modus des Schaltkreises 9 aus Figur 5, wie unten beschrieben, dar.
In dem als Schaltkreis 10 gezeigten Ersatzschaltbild ist ein Aufwärtswandler 2 enthal ten. Der Aufwärtswandler 2 umfasst die Bauelemente Spule L2, Schalter Sx, Diode D und Kondensator C2. Diese Bauelemente stellen in der Konstellation aus Figur 3 ei nen Aufwärtswandler 2 dar. Hierfür ist eine Last L über den Anschlüssen des Konden sators C2 parallelgeschaltet. Die Last L ist insbesondere ein Wechselrichter 3 und ein daran angeschlossener Synchronmotor 4, wie oben in Bezug auf Figur 1 und 2 be schrieben.
Im Sinne eines Zweitors sind an den Aufwärtswandler 2 linksseitig die Batterie 1 , wie in Figur 1 und 2 beschrieben, und rechtsseitig die Last L, wie oben beschrieben, an geschlossen. An einem ersten Eingangsanschluss, links oben, ist eine Spule L2 an geschlossen, die über einen gemeinsamen Knotenpunkt mit der Diode D und dem Schalter Sx verbunden ist. Der Schalter Sx ist ferner an einem weiteren Knotenpunkt, dem zweiten Eingangsanschluss mit dem Kondensator C2 und der Last L verbunden. Der weitere Knotenpunkt stellt den zweiten Eingangsanschluss und den zweiten Aus gangsanschluss des Aufwärtswandlers 2 dar. Der erste Ausgangsanschluss ist ein Knotenpunkt der Spule D, des Kondensators C2 und der Last L.
Weitere Einzelheiten und Aspekte sind in Verbindung mit den vor- oder nachstehend beschriebenen Ausführungsformen erwähnt. Die in Fig. 3 gezeigte Ausführungsform kann ein oder mehrere optionale zusätzliche Merkmale aufweisen, die einem oder mehreren Aspekten entsprechen, die in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Kon zept oder einen oder mehreren vorstehend (z. B. Fig. 1 und 2) oder nachstehend (z. B. Fig. 4 bis 6) beschriebenen Ausführungsformen erwähnt sind.
Figur 4 zeigt eine schematische Darstellung eines zweiten Betriebsmodus zum induk tiven Laden einer Batterie in einer medizinischen Vorrichtung. Insbesondere stellt der Schaltkreis 11 ein Ersatzschaltbild für den zweiten Betriebsmodus des Schaltkreises 9 aus Figur 6, wie unten beschrieben, dar. Zusätzlich zu dem als Schaltkreis 11 gezeig ten Ersatzschaltbild ist in Figur 4 ein Ersatzschaltbild einer Ladestation 7 gezeigt. Die Ladestation 7 umfasst einen Ladestationswechselrichter I und eine Ladestationsspule L1. Die Ladestation 7 dient zum Aufladen der Batterie 1 in dem ersten Betriebsmodus.
Wie weiter unten in Bezug auf die Figuren 5 und 6 beschrieben, werden die Spule L2 und die Batterie 1 in beiden Betriebsmodi verwendet.
Die Ladestationsspule L2 dient dazu ein elektromagnetisches Feld auf die Spule L2 zu übertragen. Die Kombination L1 und L2 kann somit als Transformator verstanden werden. Zum Beispiel können die beiden Spulen L1 und L2 jeweils so in den Vorrich- tungen angeordnet sein, dass sie lediglich durch das entsprechende Gehäuse vonei nander beabstandet sind. Zum Beispiel kann das Fußpedal 5 oder das Handgerät 6 als die medizinische Vorrichtung so auf der Ladestation 7 positioniert sein bzw. abge legt werden, dass sich die Spulen L1 und L2 gegenüberliegen und lediglich ein Luft spalt zwischen der Ladestation 7 und der medizinischen Vorrichtung vorliegt. In die sem Fall kann die Batterie 1 aufgeladen werden.
Damit die Batterie 1 durch das von der Ladestation 7 bereitgestellte Wechselfeld im Sinne einer Wechselspannung aufgeladen werden kann, ist ein Kondensator C1 mit der Spule L2 parallelgeschaltet. Diese Bauelementkombination entspricht einem L2C1 -Schwingkreis.
Ferner ist an dem L2C1 -Schwingkreis ein Gleichrichter 8 angeschlossen. Der Gleich richter 8 kann für Einphasenwechselstrom ausgebildet sein, zum Beispiel ein Brückengleichrichter, auch Graetzschaltung, Graetzbrücke oder Zweipuls- Brückenschaltung genannt. Der Gleichrichter 8 weist im vorliegenden Fall vier Dioden auf. Die von dem L2C1 -Schwingkreis gebildete Wechselspannung wird in eine pulsie rende Gleichspannung umgewandelt.
Da es sich dabei um eine Zweiweggleichrichtung handelt, erscheinen die Halbschwin gungen der Wechselspannung im Gleichstromkreis an einem nachgeschalteten Bau element, hier der nachfolgend beschriebene Spannungsregler VR, gleich gepolt. Ohne Glättungskondensator bleibt der Effektivwert der Spannung dabei näherungsweise gleich. Im Gegensatz zu anderen Gleichrichtertypen muss bei dieser Gleichrichter schaltung die Sperrspannung der Gleichrichterdioden nur so groß wie die Spitzen spannung der von dem L2C1 bereitgestellten Wechselspannung sein.
Die Welligkeit hat die doppelte Frequenz der von dem L2C1 -Schwingkreis bereitge stellten Eingangsspannung. Basierend auf der halbierten Periodendauer kann sich ein nachgeschalteter Filteraufwand verringern.
Der Gleichrichter 8 kann insbesondere ein Brückengleichrichter für Wechsel- und Drehstrom sein. Der Brückengleichrichter kann in Form von miteinander verschalteten Dioden in einem gemeinsamen Gehäuse verwendet werden. Die in dem Gleichrichter 8 enthaltenen Dioden, wie in Figur 4 gezeigt, können so ausgerichtet sein, dass ge- maß einem Zweitor des Gleichrichters 8, die ein ersten Eingangsanschluss mit einer Kathode einer ersten Diode, links oben, und mit einer Anode einer zweiten Diode, rechts oben, verbunden ist. Ferner ist ein zweiter Eingangsanschluss mit einer Katho de einer dritten Diode, links unten, und einer Anode einer vierten Diode, rechts unten, verbunden. Der erste Ausgangsanschluss ist mit einer Kathode der zweiten Diode, rechts oben, und einer Kathode der vierten Diode, rechts unten, verbunden. Der zwei te Ausgangsanschluss ist mit einer Anode der ersten Diode, links oben, und einer Anode der dritten Diode, links unten, verbunden. Die ersten und zweiten Ausgangsan schlüsse des Gleichrichters 8 können dabei die Eingangsanschlüsse bzw. das Ein gangstor des Spannungsreglers VR sein. Durch die gezielte AnordnungA/erbindung der Dioden des Gleichrichters 8 werden nur positive Halbwellen am Ausgang dessel ben erzeugt.
Die von dem Gleichrichter 8 gelieferte Ausgangsspannung wird somit an den Span nungsregler VR weitergegeben. Insbesondere kann in dem Spannungsregler VR eine Masse GND vorhanden sein, die alle in dem zweiten Betriebsmodus vorkommenden Bauelemente erdet. Der Spannungsregler VR hat die Aufgabe die von dem Gleichrich ter 8 zur Verfügung gestellte elektrische Spannung so zu stabilisieren, dass Schwan kungen derselben, zum Aufladen der nachgeschalteten Batterie 1 ausgeglichen wer den. Insbesondere agiert der Spannungsregler VR als Stellglied im Sinne der Rege lungstechnik. Speziell kann der Spannungsregler VR als Längsregler ausgebildet sein.
Der Längsregler misst die Ausgangsspannung, nämlich die Batteriespannung, und versucht diese konstant zu halten. Hierfür können im einfachsten Falle lediglich ein Widerstand, ein Transistor und eine Zener-Diode verwendet werden. Der Transistor kann so verschaltet sein, dass die Eingangsspannung, am Anschluss IN, vom Gleich richter 8 an einem Emitter des Transistors und eine Ausgangsspannung, am An schluss OUT, an einem Kollektor des Transistors abfällt. Der Wiederstand ist über die Basis-Emitter Strecke angeschlossen sein. Die Basis des Transistors wird über die Zenerdiode mit Masse GND verbunden. Hierbei bildet die Anode der Zenerdiode die Masse GND.
Weitere Einzelheiten und Aspekte sind in Verbindung mit den vor- oder nachstehend beschriebenen Ausführungsformen erwähnt. Die in Fig. 4 gezeigte Ausführungsform kann ein oder mehrere optionale zusätzliche Merkmale aufweisen, die einem oder mehreren Aspekten entsprechen, die in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Kon zept oder einen oder mehreren vorstehend (z. B. Fig. 1 bis 3) oder nachstehend (z. B. Fig. 5 und 6) beschriebenen Ausführungsformen erwähnt sind.
Nachfolgend wird der Schaltkreis 9 beschrieben, der die beiden Teilschaltkreise 10 und 11 entsprechend dem jeweiligen Betriebsmodus enthält. Der Einfachheit halber wird hierbei auf beide Figuren 5 und 6 gleichzeitig Bezug genommen, da sich die bei den Ersatzschaltbilder lediglich in der Schalterstellung der gezeigten Schalter S1, S2, S3 und S4 unterscheidet.
Figur 5 zeigt eine schematische Darstellung eines Schaltkreises 9 der medizinischen Vorrichtung im ersten Betriebsmodus. Figur 6 zeigt eine schematische Darstellung des Schaltkreises 9 der medizinischen Vorrichtung im zweiten Betriebsmodus. Damit der Schaltkreis 9 in verschiedenen Betriebsmodi, erster und zweiter Betriebsmodus, betriebenen werden kann, sind Schalter S1, S2, S3 und S4 vorgesehen. Die Schalter S1 und S2 sind an jeweiligen Anschlüssen der Spule L2 angeschlossen. Ferner sind die Schalter S3 und S4 an jeweiligen Anschlüssen der Batterie 1 angeschlossen. So kann der Schaltkreis 9 jeweils in den ersten Betriebsmodus, wie in Figur 3 gezeigt, und in den zweiten Betriebsmodus, wie in Figur 4 gezeigt, umgeschaltet werden. Die jeweiligen Schalter S1, S2, S3 und S4 haben, wie in den Figuren 5 und 6 gezeigt je weils 3 Anschlüsse, bei denen zwischen einer ersten Schalterstellung gemäß dem ersten Betriebsmodus, siehe Schalterstellung bzw. Schalteranschluss 2 in Figuren 5 und 6, und einer zweiten Schalterstellung gemäß dem zweiten Betriebsmodus, siehe Schalterstellung bzw. Schalteranschluss 3 in Figuren 5 und 6, umgeschaltet werden kann. Die Schalterstellung bzw. der Schalteranschluss 5 der Schalter S1 und S2 ist fest mit der Spule L2 verbunden. Ferner sind hierzu die Schalterstellung bzw. der Schalteranschluss 5 der Schalter S3 und S4 fest mit der Batterie 1 fest verbunden.
Der erste Betriebsmodus bzw. der Schaltkreis 10 ergibt sich aus dem Schaltkreis 9 dadurch, dass die Schalter S1, S2, S3 und S4 alle in Schalterstellung 2 geschaltet sind. Flierdurch wird ein erster Anschluss, oberer Anschluss, der Batterie 1 über den Schalter S3, S1 mit der Spule L2 verbunden. Der Aufwärtswandler gemäß Figur 3 ergibt sich dadurch, dass die Spule L2 über den Schalter S2 mit den übrigen Bauele- menten des Aufwärtswandlers 2 verbunden wird. Somit wird die Spule L2 zu dem Knotenpunkt, der die Diode D1 , den Schalter Sx und die Spule L2 im ersten Betriebs modus verbindet, mittels des Schalters S2 zugeschaltet. Ferner wird ein zweiter An schluss, unterer Anschluss, der Batterie 1 über den Schalter S4 mit dem Aufwärts wandler 2 bzw. einem gemeinsamen Knotenpunkt, der den Schalter Sx, den Konden sator C2 und die Last verbindet, verbunden. Die Schalter S1 bis S4 entkoppeln jeweils einzeln oder in Kombination die Bauelemente des Schaltkreises 9, bis auf die Batterie und die Spule L2, welche einen Teil des Aufwärtswandlers 2 im ersten Betriebsmodus bildet.
Somit wird der Schaltkreis 10 aus Figur 3 gemäß der Schalterstellung 2 aus Figur 5 bereitgestellt und der Schaltkreis 9 kann in dem ersten Betriebsmodus zum Betreiben einer Last L betrieben werden.
Der zweite Betriebsmodus bzw. der Schaltkreis 11 ergibt sich aus dem Schaltkreis 9 dadurch, dass die Schalter S1 , S2, S3 und S4 alle in Schalterstellung 3 geschaltet sind. Hierdurch wird der erste Anschluss, oberer Anschluss, der Batterie 1 über den Schalter S3 mit dem Längsregler VR verbunden. Ferner ist die Spule L2 über die Schalter S1 und S2 mit dem Kondensator C1 verbunden. Die Schalter S1 und S3 sind entkoppelt durch die Schalterstellung 3. Ferner wird der zweite Anschluss, unterer An schluss, der Batterie 1 mit Masse GND verbunden. Die Masse kann dabei durch den Längsregler VR bereitgestellt sein. Die Schalter S1 und S4 entkoppeln die Bauelemen te des Aufwärtswandlers 2, bis auf die Spule L2, von dem Rest des Schaltkreises 9.
Somit wird der Schaltkreis 11 aus Figur 4 gemäß der Schalterstellung 3 aus Figur 6 bereitgestellt und der Schaltkreis 9 kann in dem zweiten Betriebsmodus zum Aufladen der Batterie 1 betrieben werden.
Die Schalter S1 , S2, S3 und S4 können hierbei in Form von Wechselschaltern ausge bildet sein, so dass ein Wechsel zwischen den zwei Schalterstellungen 2 und 3 auto matisch oder händisch erfolgen kann. Diesbezüglich kann abhängig von der Span nung, Strom und/oder Leistung der Batterie 1 ein Schalterstellungswechsel erfolgen. Somit können die Schalter S1 , S2, S3 und S4 als integrierte Bausteine eingesetzt sein, um basierend auf einem Zustand der Batterie die Schalterstellung einzustellen. Eine händische Einstellung kann vorsehen, dass die Schalter S1 , S2, S3 und S4 ein zeln oder zusammen per Hand umgeschaltet werden. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Schalter S1 , S2, S3 und S4 synchron bzw. gleichzeitig geschaltet werden können, damit es nicht zu unvorhersehbaren Schalterzuständen kommen kann.
Es lässt sich für die Figuren 5 und 6 zusammenfassen, dass die Batterie 1 und die Spule L2 für den ersten und den zweiten Betriebsmodus so mittels der Schalter S1 , S2, S3 und S4 zugeschaltet werden, dass sie ihre Funktion gemäß dem jeweiligen Betriebsmodus erfüllen.
Bezugszeichenliste
1 Batterie
2 Aufwärtswandler
3 Wechselrichter
4 Synchronmotor
5 Fußpedal
6 Handstück
7 Induktive Ladestation
8 Gleichrichter
9 Schaltkreis
10 Schaltkreis des ersten Betriebsmodus
11 Schaltkreis des zweiten Betriebsmodus
I Ladestationswechselrichter
L Last
L1 Ladestationsspule
L2 Spule
C1 erster Kondensator
C2 zweiter Kondensator
D1 Diode
VR Spannungsregler
51 erster Schalter
52 zweiter Schalter
53 dritter Schalter
54 vierter Schalter
Sx Schaltelement

Claims

Patentansprüche
1. Medizinische Vorrichtung (5, 6) aufweisend: eine elektrische Energiequelle, die vorgesehen ist, eine vorbestimmte Gleich spannung bereitzustellen; und einen Aufwärtswandler (2), der vorgesehen ist, die von der Energiequelle be reitgestellte vorbestimmte Gleichspannung betragsmäßig zu erhöhen und diese einer für die betragsmäßig erhöhte Gleichspannung vorgesehenen elektrischen Last (3, 4) bereitzustellen.
2. Medizinische Vorrichtung (5, 6) nach Anspruch 1 , wobei die Energiequelle eine Batterie (1) ist.
3. Medizinische Vorrichtung (5, 6) nach Anspruch 2, wobei die Batterie (1 ) für die medizinische Vorrichtung (5, 6) dediziert ist.
4. Medizinische Vorrichtung (5, 6) nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Batterie (1 ) konfiguriert ist, die vorbestimmte Gleichspannung gemäß einem ersten Betriebsmo dus bereitzustellen und wobei die Batterie (1) konfiguriert ist, auf die vorbestimmte Gleichspannung gemäß einem zweiten Betriebsmodus aufgeladen zu werden.
5. Medizinische Vorrichtung (5, 6) nach Anspruch 4, wobei die medizinische Vor richtung (5, 6) Schalter (S1, S2, S3, S4) umfasst, die konfiguriert sind, zwischen dem ersten und dem zweiten Betriebsmodus umzuschalten.
6. Medizinische Vorrichtung (5, 6) nach Anspruch 5, wobei die Schalter (S1 , S2, S3, S4) in Form eines Wechselschalters elektronisch oder manuell betrieben sind.
7. Medizinische Vorrichtung (5, 6) nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Schalter (S1, S2, S3, S4) dafür vorgesehen und ausgebildet sind synchron, insbesondere gleichzeitig geschaltet zu werden.
8. Medizinische Vorrichtung (5, 6) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei die medizinische Vorrichtung (5, 6) eine Spule (L2) aufweist, die ausgebildet ist, in dem ersten Betriebsmodus, die für den Aufwärtswandler (2) vorgesehene Spule (L2) zu bilden und in dem zweiten Betriebsmodus die für ein induktives Laden vorgesehene Schwingkreisspule (L2) eines zwischen der Batterie und der Spule geschalteten Gleichrichters (8) zu bilden.
9. Medizinische Vorrichtung (5, 6) nach Anspruch 8, wobei die Schalter (S1 , S2, S3, S4) so angeordnet sind, dass jeweils die Spule (L2) und die Batterie (1) in beiden Betriebsmodi elektrisch wirken.
10. Verfahren zum Betreiben einer medizinischen Vorrichtung (5, 6), vorzugsweise nach einem der Ansprüche 1 bis 9 umfassend:
Induktives Laden, durch eine induktive Ladestation (7), einer in einer medizini schen Vorrichtung (5, 6) enthaltenen elektrischen Energiequelle gemäß einem ersten Betriebsmodus;
Aufwärtswandeln, durch einen Aufwärtswandler (2), einer vorbestimmten Gleichspannung auf eine betragsmäßig erhöhte Gleichspannung gemäß einem zwei ten Betriebsmodus; und
Bereitstellen der erhöhten Gleichspannung einer für die betragsmäßig erhöhte Gleichspannung vorgesehenen elektrischen Last (3, 4) während dem zweiten Be triebsmodus.
11. Verfahren nach Anspruch 10, ferner umfassend:
Automatisches Umschalten, durch Schalter (S1, S2, S3, S4), zwischen dem ersten Betriebsmodus und dem zweiten Betriebsmodus: beim Annähern an die induktive Ladestation (7), durch Betätigen der medizinischen Vorrichtung (5, 6), und/oder beim Zuschalten bzw. Abschalten der elektrischen Last (3, 4) an einen Aus gang eines Aufwärtswandlers (2).
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