DE102017217128A1

DE102017217128A1 - Erweiterungseinheit für ein mobiles Endgerät

Info

Publication number: DE102017217128A1
Application number: DE102017217128.6A
Authority: DE
Inventors: Robert Kagermeier
Original assignee: Siemens Healthcare GmbH
Current assignee: Siemens Healthineers Ag De
Priority date: 2017-09-26
Filing date: 2017-09-26
Publication date: 2019-03-28

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Erweiterungseinheit (20) für ein mobiles Endgerät (40) zur Steuerung eines medizintechnischen Geräts (50), welche eine Energieversorgung (21) mittels des mobilen Endgeräts (40) umfasst. Die Erweiterungseinheit (20) umfasst ferner eine erste, vorzugsweise kabellose, Datenschnittstelle (22), die zur Übertragung sicherheitsrelevanter Daten (SD) mit dem mobilen Endgerät (40) ausgebildet ist, sowie eine Recheneinheit (23), die zur Verarbeitung sicherheitsrelevanter Daten (SD) ausgebildet ist. Außerdem weist die Erweiterungseinheit (20) eine Anzahl von Bedienelementen (27, 28, 29) auf, die zur Eingabe von sicherheitsrelevanten Daten (SD) ausgebildet sind. Die Erfindung betrifft weiterhin eine mobile Bedieneinheit (49), ein Steuerungssystem (100) sowie ein Verfahren zur Steuerung eines medizintechnischen Geräts (50).

Description

Die Erfindung betrifft eine Erweiterungseinheit für ein mobiles Endgerät, eine mobile Bedieneinheit, ein Steuerungssystem sowie ein Verfahren zur Steuerung eines medizintechnischen Geräts.
Zur zeitgemäßen und intuitiven Bedienung vieler Geräte haben sich die Bedienoberflächen mobiler Tabletcomputer (kurz: „Tablets“) und Smartphones weitgehend etabliert. Die Anwendungen können übersichtlich und bequem zu bedienen gestaltet werden, wobei sich viele Bedienkonzepte bereits auf weite Bereiche des täglichen Lebens ausgedehnt haben. Sie sind inzwischen ein Standard, der von den Benutzern akzeptiert und verstanden wird.
Diese Art einer Bedienoberfläche mit animierter graphischer Darstellung, Touch-Funktion und zusätzlicher Sensorik, wie Neigungs- und Beschleunigungssensoren, Kameras etc., eignet sich auch hervorragend für die Bedienung von medizintechnischen Geräten.
Sicherheitsrelevante Funktionen in der Medizintechnik, wie z. B. Bewegungssteuerung, Strahlungsfreigabe etc., müssen allerdings so gesteuert werden, dass sie nicht durch einen einfachen Hardware- oder Softwarefehler unbeabsichtigt freigegeben werden und so eventuell Schaden anrichten. Entsprechende Hardwaremaßnahmen sind jedoch in den handelsüblichen Tablets bzw. Smartphones häufig überhaupt nicht enthalten und insbesondere geeignete Softwaremaßnahmen sind bei den kurzen Update-Zyklen dieser Consumer-Geräte nicht ausreichend zu validieren.
Daher werden bisher hauptsächlich speziell entwickelte Bediengeräte verwendet, die oft nur einfache und wenig intuitive Bedienfunktionen ermöglichen. Sie sind zudem in der Regel wenig flexibel und aufgrund ihrer geringen Stückzahlen vergleichsweise teuer.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Steuerung von medizintechnischen Geräten auch mittels handelsüblicher mobiler Consumer-Geräte zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch eine Erweiterungseinheit für ein mobiles Endgerät gemäß Patentanspruch 1, eine mobile Bedieneinheit gemäß Patentanspruch 8, ein Steuerungssystem gemäß Patentanspruch 12 sowie ein Verfahren zur Steuerung von medizintechnischen Geräten gemäß Patentanspruch 13 gelöst.
Die eingangs genannte erfindungsgemäße Erweiterungseinheit für ein mobiles Endgerät ist zur Steuerung, insbesondere zur Steuerung sicherheitsrelevanter Funktionen, eines medizintechnischen Geräts ausgebildet. Sie umfasst eine Energieversorgung mittels des mobilen Endgeräts sowie eine erste, vorzugsweise kabellose, Datenschnittstelle, die zur Übertragung sicherheitsrelevanter Daten mit dem mobilen Endgerät ausgebildet ist. Die Erweiterungseinheit weist ferner eine Recheneinheit auf, die zur Verarbeitung sicherheitsrelevanter Daten ausgebildet ist, und eine Anzahl von Bedienelementen, die zur Eingabe von sicherheitsrelevanten Daten ausgebildet sind.
Die Erweiterungseinheit stellt somit ein Ergänzungsmodul dar, das bevorzugt physisch mit dem mobilen Endgerät gekoppelt wird. Als mobiles Endgerät wird dabei, wie eingangs bereits erwähnt, zum Beispiel ein Tablet, ein Smartphone oder dergleichen verstanden. Bei dem medizinischen Gerät kann es sich grundsätzlich um jede steuerungsbedürftige medizintechnische Anlage, also insbesondere um ein Röntgengerät, C-Bogen-Gerät, ein CT-Gerät, ein MRT-Gerät, ein PET-Gerät, ein Ultraschallgerät, ein Angiographiegerät oder dergleichen handeln. Die sicherheitsrelevanten Funktionen des medizintechnischen Geräts umfassen dabei Funktionen, die auf den Patienten bzw. auf das Bedienpersonal einwirken können, also insbesondere die Bewegungssteuerung, die Strahlungsfreigabe usw. Dementsprechend umfassen die sicherheitsrelevanten Daten im Wesentlichen Steuerdaten, d. h. Einstellwerte für Steuerparameter des medizintechnischen Geräts.
Um den Aufwand beim Koppeln der Erweiterungseinheit mit dem mobilen Endgerät möglichst gering zu halten, erfolgt die Energieversorgung der Erweiterungseinheit bevorzugt kabellos, besonders bevorzugt induktiv, durch das mobile Endgerät. Bevorzugt weist die Erweiterungseinheit auch keine eigene Energiequelle, also beispielsweise keine Batterie, keinen Akku oder Ähnliches auf. Dadurch kann die Erweiterungseinheit vorteilhaft leicht, klein bzw. flach und wartungsarm gestaltet werden.
Diese energieverbrauchsarme Gestaltung wird auch dadurch ermöglicht, dass die Erweiterungseinheit bevorzugt nur die erste Datenschnittstelle, z. B. eine RFID-Schnittstelle oder eine USB-Schnittstelle, aufweist. Eine kabelgebundene Schnittstelle hat dabei den Vorteil, dass eventuelle länderspezifische Zulassungen für Funkschnittstellen vermieden werden können. Eine kabellose Datenschnittstelle baut besonders bevorzugt lediglich eine energieeffiziente Verbindung über kurze Distanz zum mobilen Endgerät auf. Die Erweiterungseinheit weist darüber hinaus bevorzugt keine weitere Datenschnittstelle auf, insbesondere keine, die Daten über weitere Distanzen überträgt. Das heißt, die Übertragung erfolgt ohne direkte Verbindung zwischen der Erweiterungseinheit und dem medizintechnischen Gerät, sondern nur mittels einer indirekten Verbindung über das mobile Endgerät, wie später noch näher erläutert wird. Im Rahmen der Erfindung bezeichnet der Begriff „übertragen“ den Austausch von Daten, also sowohl den Empfang als auch das Versenden.
Die Verarbeitung der sicherheitsrelevanten Daten in der Recheneinheit erfolgt bevorzugt auf Basis von Eingangsdaten, welche beispielsweise als Eingabe mittels der Bedienelemente erfasst werden. Die Bedienelemente können hierbei direkt sicherheitsrelevanten Funktionen zugeordnet sein, sie können aber auch der Bestätigung bzw. Freigabe von Parametereinstellungen und/oder Befehlen dienen, welche zuvor beispielsweise auf einem Touchscreen des mobilen Endgeräts eingegeben und zu der Erweiterungseinheit und insbesondere deren Recheneinheit übertragen wurden.
Die sicherheitsrelevanten Daten umfassen bevorzugt auch Überwachungsdaten der Hardware der Erweiterungseinheit, wie zum Beispiel Unter- bzw. Überspannungsschutzdaten, CRC-Daten (Cyclic Redundancy Check), Watchdog-Daten etc.
Außerdem werden über die erste Datenschnittstelle empfangene sicherheitsrelevante und sonstige Daten, die von dem medizintechnischen Gerät übertragen wurden, von der Recheneinheit ausgewertet. Diese Daten umfassen beispielsweise Steuerparameterwerte und/oder bevorzugt auch Überwachungsdaten der Hardware des medizintechnischen Geräts, wie sie oben bereits in Bezug auf die Erweiterungseinheit beschrieben wurden.
Aus den ausgewerteten Eingangsdaten werden dann bevorzugt zu sendende sicherheitsrelevante Daten ermittelt. Die Verarbeitung der sicherheitsrelevanten Daten umfasst insbesondere auch eine Verschlüsselung der Daten in einem bestimmten Protokoll wie zum Beispiel dem Profisafe-Protokoll, welches im Rahmen der für die Medizintechnik notwendigen Bestimmung ein sicheres Versenden bzw. Empfangen der Daten gewährleistet. Das Protokoll kann dabei ein sogenanntes Verbindungshandle umfassen, das bei der ersten Herstellung einer Verbindung (Check-in-Phase) zu dem medizintechnischen Gerät generiert wird und die Verbindung charakterisiert. Dadurch kann sichergestellt werden, dass die Verbindung zwischen dem richtigen Sender bzw. Empfänger hergestellt und/oder aufrechterhalten wird. Zudem wird bevorzugt ein Paketzähler eingefügt, der gewährleistet, dass die Datenpakete vollständig empfangen werden oder die sicherheitsrelevante Funktion nicht ausgelöst wird.
Die auf diese Art kontrollierten und verifizierbaren sicherheitsrelevanten Daten können nun, wie später noch näher erläutert wird, über einen sogenannten „grauen Kanal“ übermittelt werden. An den „grauen Kanal“ können aufgrund der durch das Verschlüsselungsprotokoll gewährleisteten Authentifizierbarkeit vorteilhafterweise geringere Sicherheitsanforderungen gestellt werden, was die Übermittlung der sicherheitsrelevanten Daten über diesen Kanal ermöglicht.
Die eingangs genannte erfindungsgemäße mobile Bedieneinheit zur Steuerung eines medizintechnischen Geräts umfasst ein mobiles Endgerät und eine erfindungsgemäße Erweiterungseinheit. Dabei werden die sicherheitsrelevanten Daten mittels der ersten Datenschnittstelle zwischen der Erweiterungseinheit und dem mobilen Endgerät übertragen. Zudem weist das mobile Endgerät eine zweite kabellose Datenschnittstelle auf, die zur Übertragung der sicherheitsrelevanten Daten zum medizintechnischen Gerät ausgebildet ist.
Das mobile Endgerät umfasst daher bevorzugt eine mit der ersten Datenschnittstelle korrespondierende Schnittstelle, sodass zwischen diesen beiden Schnittstellen eine erste Verbindung - besonders bevorzugt mit kurzer Reichweite - zur Übertragung der sicherheitsrelevanten Daten erzeugt werden kann. Die Daten werden direkt nur zwischen der Erweiterungseinheit und dem mobilen Endgerät, d. h. über eine kurze Distanz, übertragen. Dementsprechend gering kann die Sendeleistung der Erweiterungseinheit ausgelegt werden.
Das eingangs genannte Steuerungssystem zur Steuerung eines medizintechnischen Geräts umfasst eine erfindungsgemäße mobile Bedieneinheit und eine Steuereinrichtung des medizintechnischen Geräts. Dabei werden die sicherheitsrelevanten Daten mittels der zweiten kabellosen Datenschnittstelle zwischen dem mobilen Endgerät und der Steuereinrichtung übertragen.
Die Steuereinrichtung des medizintechnischen Geräts weist daher bevorzugt eine mit der zweiten kabellosen Datenschnittstelle korrespondierende, gerätseitige Schnittstelle auf, sodass zwischen diesen beiden Schnittstellen eine zweite Verbindung - bevorzugt mit größerer Reichweite - zur Übertragung der sicherheitsrelevanten Daten hergestellt werden kann. Diese zweite Verbindung entspricht dabei dem oben bereits beschriebenen grauen Kanal.
Das eingangs genannte erfindungsgemäße Verfahren zur Steuerung insbesondere sicherheitsrelevanter Funktionen eines medizintechnischen Geräts umfasst zumindest folgende Schritte: In einem Schritt werden sicherheitsrelevante Daten in einer Recheneinheit einer Erweiterungseinheit eines mobilen Endgerätes verarbeitet. In einem weiteren Schritt werden die sicherheitsrelevanten Daten mittels einer ersten Datenschnittstelle zwischen der Erweiterungseinheit und dem mobilen Endgerät übertragen. Mittels einer zweiten kabellosen Datenschnittstelle werden anschließend die sicherheitsrelevanten Daten zwischen dem mobilen Endgerät und einer Steuereinrichtung des medizintechnischen Geräts übertragen.
Auch wenn vorstehend nur die Übertragung der sicherheitsrelevanten Daten in Richtung von der Erweiterungseinheit zu dem medizintechnischen Gerät beschrieben wurde, versteht es sich, dass eine ebensolche Übertragung auch in umgekehrter Richtung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich ist. Dabei werden die sicherheitsrelevanten Daten bevorzugt gerätseitig mit einem entsprechenden Protokoll codiert und folgend in Umkehrung der vorgenannten Schritte zur Erweiterungseinheit übertragen.
Die Verbindung zwischen der Erweiterungseinheit bzw. der mobilen Bedieneinheit und der Steuereinrichtung des medizintechnischen Geräts wird dabei bevorzugt über längere Zeit, d. h. über die gesamte Dauer des Steuervorgangs, aufrechterhalten. Dabei erfolgt bevorzugt eine zeitliche Überwachung des regelmäßigen Empfangs von Datenblöcken des jeweils entfernten Senders, um das kontinuierliche Funktionieren der Verbindung sicherzustellen und andernfalls Fehler zu melden und/oder definierte Backup- bzw. Notfallfunktionen auszuführen.
Ein Teil der wesentlichen Komponenten zur Steuerung des medizintechnischen Geräts kann in Form von Softwarekomponenten ausgebildet sein. Grundsätzlich können diese Komponenten aber auch zum Teil, insbesondere wenn es um besonders schnelle Berechnungen geht, in Form von softwareunterstützter Hardware, beispielsweise FPGAs oder dergleichen, realisiert sein. Ebenso können die benötigten Schnittstellen, beispielsweise wenn es nur um eine Übernahme von Daten aus anderen Softwarekomponenten geht, als Softwareschnittstellen ausgebildet sein. Sie können aber auch als hardwaremäßig aufgebaute Schnittstellen ausgebildet sein, die durch geeignete Software angesteuert werden.
Insbesondere kann die Steuerungseinrichtung zur erfindungsgemäßen Übertragung der sicherheitsrelevanten Daten ein Teil des medizintechnischen Geräts selbst oder eines ihm zugeordneten Benutzerterminals sein.
Eine weitgehend softwaremäßige Realisierung hat den Vorteil, dass auch schon bisher verwendete Steuerungseinrichtungen und/oder mobile Endgeräte auf einfache Weise durch ein Software-Update nachgerüstet werden können, um mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens medizintechnische Geräte zu steuern. Insofern wird die Aufgabe auch durch ein entsprechendes Computerprogrammprodukt mit einem Computerprogramm gelöst, welches direkt in eine Speichereinrichtung eines mobilen Endgeräts, einer erfindungsgemäßen Erweiterungseinrichtung und/oder einer Steuerungseinrichtung eines medizintechnischen Geräts ladbar ist, mit Programmabschnitten, um alle Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens auszuführen, wenn das Programm in dem mobilen Endgerät, der Erweiterungseinrichtung und/oder in der Steuereinrichtung ausgeführt wird. Ein solches Computerprogrammprodukt kann neben dem Computerprogramm gegebenenfalls zusätzliche Bestandteile wie z. B. eine Dokumentation und/oder zusätzliche Komponenten, auch Hardware-Komponenten, wie z.B. Hardware-Schlüssel (Dongles etc.) zur Nutzung der Software, umfassen.
Zum Transport zur Steuerungseinrichtung bzw. zum mobilen Endgerät und/oder zur Speicherung an oder in der Steuerungseinrichtung bzw. dem mobilen Endgerät kann ein computerlesbares Medium, beispielsweise ein Memorystick, eine Festplatte oder ein sonstiger transportabler oder fest eingebauter Datenträger dienen, auf welchem die von einer Rechnereinheit der Steuerungseinrichtung einlesbaren und ausführbaren Programmabschnitte des Computerprogramms gespeichert sind. Die Rechnereinheit kann z. B. hierzu einen oder mehrere zusammenarbeitende Mikroprozessoren oder dergleichen aufweisen.
Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung, wobei die unabhängigen Ansprüche einer Anspruchskategorie auch analog zu den abhängigen Ansprüchen oder Beschreibungsteilen einer anderen Anspruchskategorie weitergebildet sein können und insbesondere auch einzelne Merkmale verschiedener Ausführungsbeispiele bzw. Varianten zu neuen Ausführungsbeispielen bzw. Varianten kombiniert werden können.
Bei einer erfindungsgemäßen Erweiterungseinheit ist die Energieversorgung bevorzugt zusammen mit der ersten Datenschnittstelle als eine einzige, d. h. kombinierte, Schnittstelle ausgebildet. Besonders bevorzugt ist diese kombinierte Schnittstelle eine NFC-Schnittstelle (Near Field Communication). Dies ist besonders vorteilhaft, da der bei mobilen Endgeräten weit verbreitete NFC-Standard darauf beruht, sowohl die Energie für den zu lesenden bzw. zu beschreibenden NFC-Tag bereitzustellen, als auch die erforderliche Datenkommunikation zu ermöglichen. Entsprechend diesem Standard ist bevorzugt auch der Energieverbrauch der Erweiterungseinheit insgesamt ausgelegt. Die sicherheitsrelevanten Daten werden dabei bevorzugt mittels einer I2C-Schnittstelle von der Recheneinheit der Erweiterungseinheit an den NFC-Tag übertragen und umgekehrt.
Eine erfindungsgemäße Erweiterungseinheit ist bevorzugt flach, besonders bevorzugt flacher als 0,5 cm, ganz besonders bevorzugt flacher als 0,4 cm, noch stärker bevorzugt flacher als 0,3 cm, ausgestaltet. Hierzu kann sie beispielsweise in Form einer Platine mit wenigen flachen SMD-Teilen und mit einer aufgedruckten Sender-Empfänger-Spule als NFC-Schnittstelle ausgebildet sein. Eine solche Platine kann vorteilhafterweise in Hüllen, die für mobile Endgeräte üblich sind, platzsparend angeordnet werden.
Vorzugsweise umfasst die erfindungsgemäße Erweiterungseinheit Befestigungsmittel, um eine physische Kopplung mit dem mobilen Endgerät herzustellen. Diese können in einfacher Weise als Klebeband bzw. Klebepunkte ausgestaltet sein. Sie sind jedoch besonders bevorzugt als Klettband, Permanentmagneten und/oder zu einer Bedienungseinheit passende Hülle ausgebildet. Die Hülle kann dabei zum Beispiel als typische feste oder gummierte Schutzhülle eines Tablets bzw. Smartphones gestaltet sein. Werden Klettband oder Permanentmagneten verwendet, können korrespondierende - bevorzugt dünn gestaltete - Befestigungselemente z. B. einfacherweise am mobilen Endgerät durch Kleben befestigt werden. Auf diese Weise ist die Erweiterungseinheit besonders flexibel z. B. in Verbindung mit den Endgeräten unterschiedlicher Benutzer zu verwenden.
Die Bedienelemente sind bei einer erfindungsgemäßen Erweiterungseinheit bevorzugt seitlich zum mobilen Endgerät und/oder in Erweiterung von dessen Vorderseite angebracht. Bei einer nur seitlichen Anordnung wird die Fläche des mobilen Endgeräts nicht weiter vergrößert, sodass im Wesentlichen seine ursprüngliche Form beibehalten werden kann. Bei der Anordnung in Erweiterung der Vorderseite des mobilen Endgerätes können die Bedienelemente vorteilhafterweise je nach Funktion mit für einen Bediener sichtbaren Symbolen bezeichnet werden. Beide Anordnungen können je nach Form des mobilen Endgeräts und den ergonomischen Bedürfnissen der Anwendung bzw. des Bedieners vorteilhaft sein.
Bevorzugt umfassen die Bedienelemente einer erfindungsgemäßen Erweiterungseinheit zumindest einen Sicherheitssensor. Der Sicherheitssensor kann dabei als zusätzliches Bedienelement ausgestaltet sein; es kann aber auch jedes der Bedienelemente einen solchen Sicherheitssensor umfassen. Der Sicherheitssensor ist beispielsweise als Temperatur- oder IR-Sensor ausgebildet und dient vorteilhafterweise zur Vermeidung ungewollter Betätigung - z. B. durch einfachen Druck - der Bedienelemente bzw. des jeweiligen Bedienelements.
Die Bedienelemente weisen bei einer erfindungsgemäßen Erweiterungseinheit vorzugsweise zwei elektrisch und mechanisch unabhängige Schaltelemente auf. Sie sind besonders bevorzugt folienbasiert ausgebildet. Bei den Bedienelementen handelt es sich also z. B. um sogenannte Doppelhub-Taster, mit deren Hilfe die Recheneinheit vorteilhafterweise hängende Tasten diagnostizieren kann. Dadurch können fehlerhafte Betätigungssignale vermieden und an deren Stelle Fehlermeldungen ausgegeben werden.
Bei einer Variante der erfindungsgemäßen mobilen Bedieneinheit versorgt das mobile Endgerät die Erweiterungseinheit bevorzugt durchgehend mit Energie. Dadurch ist vorteilhafterweise auch im Standby-Modus des Endgeräts eine sichere Übertragung gewährleistet.
In einer anderen Variante versorgt das mobile Endgerät die Erweiterungseinheit vorzugsweise nur dann mit Energie, wenn auf dem mobilen Endgerät ein Steuerungsprogramm für das medizintechnische Gerät ausgeführt wird. Dadurch kann vorteilhafterweise Energie eingespart werden.
Bei der zweiten kabellosen Schnittstelle handelt es sich bevorzugt um eine Bluetooth-Schnittstelle, eine Bluetooth-Low-Energy-Schnittstelle, eine W-LAN-Schnittstelle und/oder eine Mobilfunkschnittstelle des mobilen Endgeräts. All diese Schnittstellen sind üblicherweise in mobilen Endgeräten vorhanden, sodass das handelsübliche mobile Endgerät mit der entsprechenden Software und einer erfindungsgemäßen Erweiterungseinheit ohne weitere Modifikation als erfindungsgemäße mobile Bedieneinheit genutzt werden kann.
Die Erfindung wird im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Figuren anhand von Ausführungsbeispielen noch einmal näher erläutert. Dabei sind in den verschiedenen Figuren gleiche Komponenten mit identischen Bezugsziffern versehen. Die Figuren sind in der Regel nicht maßstäblich. Es zeigen:

1 ein schematisches Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Steuerungssystems für ein medizintechnisches Gerät,
2 ein schematisches Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Erweiterungseinrichtung,
3 eine perspektivische vorderseitige Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen mobilen Bedieneinheit,
4 eine perspektivische rückseitige Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen mobilen Bedieneinheit und
5 ein schematisches Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Steuerung eines medizintechnischen Geräts.

1 zeigt beispielhaft und schematisch ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Steuerungssystems 100 für ein medizintechnisches Gerät 50. Das Steuerungssystem umfasst ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen mobilen Bedieneinheit 49 sowie eine Steuereinrichtung 52 des medizintechnischen Geräts 50.
Als medizintechnisches Gerät 50 ist hier beispielshalber ein „Multitom Rax“-Röntgenscanner 50 dargestellt. Es kann aber genauso gut ein beliebiges geeignetes zu steuerndes medizintechnisches Gerät 50 mit dem Steuerungssystem 100 verbunden sein. Der Röntgenscanner 50 umfasst eine Röntgenquelle 1 sowie einen Röntgendetektor 2, die zur Untersuchung eines auf einem Untersuchungstisch befindlichen Patienten P ausgebildet sind. Die Röntgenquelle 1 und der Röntgendetektor 2 sind hierzu mithilfe von Armen bzw. Schienen beweglich, sodass mittels bekannter Verfahren beispielsweise auch topographische Aufnahmen des Patienten P erzeugt werden können.
Die mobile Bedieneinheit 49 umfasst ein mobiles Endgerät 40 sowie eine erfindungsgemäße Erweiterungseinheit 20. Die erfindungsgemäße Erweiterungseinheit 20 wird später noch näher anhand von 2 beschrieben. Sie ist über eine erste kabellose Schnittstelle 21, 22, die bevorzugt als NFC-Schnittstelle ausgebildet ist, mit dem mobilen Endgerät 40 verbunden. Das mobile Endgerät 40 weist für diese kabellose erste Verbindung V1 eine korrespondierende Schnittstelle 41, 42 auf. Über die NFC-Schnittstellen 21, 41 wird von dem mobilen Endgerät 40 die zum Betrieb der Erweiterungseinheit 20 benötigte Energie E übertragen. Ebenfalls werden über die NFC-Schnittstellen 22, 42 die sicherheitsrelevanten Daten SD zwischen dem mobilen Endgerät 40 und der Erweiterungseinheit 20 - hier jedoch in beide Richtungen - übertragen. Die NFC-Schnittstellen 21, 22, 41, 42 schaffen somit eine kombinierte erste Verbindung V1, über die sowohl Energie E als auch Daten zwischen der Erweiterungseinheit 20 und dem mobilen Endgerät 40 übertragen werden. Zur Verarbeitung der sicherheitsrelevanten Daten SD sowie eventueller zusätzlicher Eingaben, die als zunächst nicht sicherheitsrelevante Daten an die Erweiterungseinheit 20 weitergegeben werden, und zur Bereitstellung einer Anzeige weist das mobile Endgerät 40 eine Recheneinheit 43 auf. Die Recheneinheit 43 ist mit der Datenschnittstelle 41, 42 sowie mit einer zweiten kabellosen Datenschnittstelle 44 verbunden.
Die zweite kabellose Datenschnittstelle 44 ist mit einer korrespondierenden Datenschnittstelle 51 der Steuereinrichtung 52 des medizintechnischen Geräts 50 kabellos über eine zweite Verbindung V2 verbunden. Die zweite Verbindung V2 kann dabei beispielsweise als Bluetooth-Schnittstelle, Bluetooth-Low-Energy-Schnittstelle, W-LAN-Schnittstelle und/oder Mobilfunkschnittstelle ausgebildet sein. Über die zweite Verbindung V2 werden die sicherheitsrelevanten Daten SD gegebenenfalls mit weiteren nicht sicherheitsrelevanten Daten zusammen als Sendedaten SD* mittels einer Datenschnittstelle 51 zur Steuereinrichtung 52 übertragen.
Die Steuereinrichtung 52 ist mit den weiteren Komponenten des Röntgenscanners 50 verbunden und sendet während einer Untersuchung die nötigen Steuerdaten. Ebenso kann die Steuereinrichtung 52 Daten, beispielsweise Positionsdaten und/oder Einstellwerte, von den übrigen Komponenten des Röntgenscanners 50 empfangen. Die Steuereinrichtung 52 ist zur erfindungsgemäßen Übertragung von sicherheitsrelevanten Daten SD ausgebildet. Sie umfasst daher eine Recheneinheit 53 mit einer Spannungskontrolleinheit 55, die bei Über- bzw. Unterspannung eine Warnung ausgibt, sowie eine CRC-Einheit 56 (Cyclic Redundancy Check), die periodisch das korrekte Funktionieren der Recheneinheit 53 überwacht. Die Daten aus den Hardware-Überwachungseinheiten 55, 56 werden zusammen mit den übrigen sicherheitsrelevanten Daten SD des medizintechnischen Geräts 50 mittels eines Übertragungsprotokolls wie beispielsweise dem Profisafe-Protokoll in einer Kodierungseinheit 54 verschlüsselt. Diese Daten können als sicherheitsrelevante Daten SD gegebenenfalls mit weiteren nicht sicherheitsrelevanten Daten zusammen als Sendedaten SD* mittels der zweiten Verbindung V2 an die mobile Bedieneinheit 49 übertragen werden. Die zweite Verbindung V2 wirkt dabei als grauer Kanal, an den geringere Sicherheitsanforderungen gestellt werden können, da die sicherheitsrelevanten Daten SD bereits durch das Protokoll gesichert sind.
In 2 ist beispielhaft und schematisch eine erfindungsgemäße Erweiterungseinheit 20 dargestellt. Sie umfasst die bereits anhand von 1 beschriebenen Schnittstellen 21, 22 sowie eine Anzahl von Bedienelementen 27, 28, 29. Die Bedienelemente 27, 28 sind dabei als Doppelhub-Taster ausgebildet und dienen zum Auslösen sicherheitsrelevanter Funktionen. Über sie können also beispielsweise die Strahlungsquelle 1 des Röntgenscanners 50 aktiviert werden oder andere über das mobile Endgerät 40 vorgenommene Einstellungen als sicherheitsrelevantes Steuersignal freigegeben werden. Diese Eingaben werden als Eingangssignale ES von einer Recheneinheit 23 erfasst. Das Bedienelement 29 ist als Sicherheitssensor 29 in Form eines Temperatursensors ausgebildet. Dadurch kann festgestellt werden, ob ein Bedienelement 27, 28 tatsächlich durch einen Bediener oder nur durch einen zufälligen Druck ausgelöst worden ist, und das erzeugte Signal dementsprechend weiterbehandelt werden.
Die Recheneinheit 23 erfasst wie beschrieben die Eingangssignale ES und weist außerdem analog zur Steuereinrichtung 52 eine Spannungskontrolleinheit 25 auf, die bei Über- bzw. Unterspannung eine Warnung ausgibt, sowie eine CRC-Einheit 26 (Cyclic Redundancy Check), die periodisch das korrekte Funktionieren der Recheneinheit 23 überwacht. Die Daten aus den Hardware-Überwachungseinheiten 25, 26 werden zusammen mit den Eingangssignalen ES und den übrigen sicherheitsrelevanten Daten SD, bevorzugt (analog zu der Verschlüsselung in der Steuereinrichtung 52) mittels eines Übertragungsprotokolls wie beispielsweise dem Profisafe-Protokoll, in einer Kodierungseinheit 24 verschlüsselt. Anschließend werden sie bevorzugt über eine I2C-Schnittstelle zu der ersten kabellosen Schnittstelle 22, also dem NFC-Tag, weitergeleitet und von dort zu dem mobilen Endgerät 40 übertragen.
3 und 4 zeigen schematisch und beispielhaft eine perspektivische Vorder- bzw. Rückansicht einer erfindungsgemäßen mobilen Bedieneinheit 49. Sie umfasst - wie bereits anhand von 1 beschrieben - eine Erweiterungseinheit 20, welche rückseitig innerhalb einer zum mobilen Endgerät 40 passenden Schutzhülle 30 angeordnet ist. Die Erweiterungseinheit 20 und das mobile Endgerät 40 sind mittels der Schutzhülle 30 physisch miteinander gekoppelt. Die NFC-Schnittstelle 21, 22 der Erweiterungseinheit 20 ist dabei bevorzugt räumlich benachbart zur korrespondierenden Schnittstelle 41,42 des mobilen Endgeräts 40 angeordnet (hier nicht dargestellt). Die Bedienelemente 27, 28, 29 sind gut zugänglich seitlich und rückseitig in der Schutzhülle 30 angeordnet. Das mobile Endgerät weist drei sogenannte Hard-Buttons 47 auf, die als physische Schalter seitlich bzw. vorderseitig angeordnet sind. Zudem weist es ein Touchscreen 45 auf, auf dem je nach angezeigter Benutzeroberfläche Soft-Buttons 46 angeordnet sind. Mithilfe der Buttons 46, 47 kann ein Bediener Parameterwerte für das medizintechnische Gerät 50 voreinstellen, die wie beschrieben nach einer Freigabe mittels der Erweiterungseinheit 20 als sicherheitsrelevante Daten SD zur Steuereinrichtung 52 des medizintechnischen Geräts 50 übertragen werden.
5 zeigt beispielhaft ein Blockschema eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Steuerung eines medizintechnischen Geräts 50. In einem ersten Schritt I werden von der Recheneinheit 23 Eingangsdaten empfangen, die beispielsweise Eingabesignale ES durch die Bedienelemente, übermittelte Parameterwerte des medizintechnischen Geräts 50, zusätzliche Eingaben durch einen Bediener mittels des mobilen Endgerät 40 und/oder Daten der Hardwareüberwachung 25, 26 der Erweiterungseinheit 20 umfassen. Diese werden in einem zweiten Schritt II in der Recheneinheit 23 verarbeitet und insbesondere zur Übertragung mit einem Protokoll wie zum Beispiel dem Profisafe-Protokoll verschlüsselt.
In einem dritten Schritt III werden die Daten mittels der ersten kabellosen Schnittstelle 22 über eine NFC-Verbindung zur korrespondierenden Schnittstelle 42 des mobilen Endgeräts 40 übertragen. In der Recheneinheit 43 des mobilen Endgeräts 40 können den sicherheitsrelevanten Daten SD im Rahmen eines vierten Schritts IV gegebenenfalls noch weitere nicht sicherheitsrelevante Daten beigefügt werden, woraufhin die Daten SD* in einem fünften Schritt V mittels der zweiten kabellosen Schnittstelle 44 über eine zweite Verbindung V2, als grauer - d. h. halbsicherer - Kanal, zur korrespondierenden Schnittstelle 51 der Steuerungseinrichtung 52 des medizintechnischen Geräts 50 übertragen werden.
Folgend werden die sicherheitsrelevanten Daten SD in einem sechsten Schritt VI in der Recheneinheit 53 der Steuereinrichtung 52 ausgewertet und auf ihre Authentizität sowie die Ausführbarkeit der sicherheitsrelevanten Steuerbefehle überprüft. Nur wenn die sicherheitsrelevanten Daten SD als authentisch und mit positiven Kontrolldaten der Hardwareüberwachungen 25, 26, 55, 56 bestätigt werden können, erfolgt in einem siebten Schritt VII die Steuerung des medizintechnischen Geräts 50. Andernfalls wird eine Warnung ausgegeben und gegebenenfalls eine Backup-Funktion wie beispielsweise eine Notabschaltung ausgeführt.
Es wird abschließend noch einmal darauf hingewiesen, dass es sich bei den vorhergehend detailliert beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren lediglich um Ausführungsbeispiele handelt, welche vom Fachmann in verschiedenster Weise modifiziert werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Weiterhin schließt die Verwendung der unbestimmten Artikel „ein“ bzw. „eine“ nicht aus, dass die betreffenden Merkmale auch mehrfach vorhanden sein können. Ebenso schließen die Begriffe „Einrichtung“, „Einheit“ und „System“ nicht aus, dass die betreffende Komponente aus mehreren zusammenwirkenden Teilkomponenten besteht, die gegebenenfalls auch räumlich verteilt sein können. So kann beispielsweise die Steuereinrichtung ganz oder teilweise in das medizintechnische Gerät integriert sein oder auch durch Software auf einem Benutzerterminal desselben implementiert sein.
Bezugszeichenliste

1: Röntgenquelle
2: Röntgendetektor
20: Erweiterungseinheit
21,22,41,42: NFC-Schnittstelle
21: Energieversorgung
22: erste Datenschnittstelle
23, 43, 53: Recheneinheit
24, 54: Kodierungseinheit
25, 55: Spannungskontrolleinheit
26, 56: CRC-Einheit
27,28: Doppelhub-Taster
29: Sicherheitssensor
30: Schutzhülle
40: mobiles Endgerät
44: zweite Datenschnittstelle
45: Touchscreen
46: Soft-Buttons
47: Hard-Buttons
49: mobile Bedieneinheit
50: medizintechnisches Gerät, Röntgenscanner
51: Datenschnittstelle
52: Steuereinrichtung
100: Steuerungssystems
E: Energie
ES: Eingangssignale
P: Patient
SD: sicherheitsrelevante Daten
SD*: Sendedaten
V1: erste Verbindung
V2: zweite Verbindung
I, II, III, IV, V, VI, VII: Verfahrensschritte

Claims

Erweiterungseinheit (20) für ein mobiles Endgerät (40) zur Steuerung eines medizintechnischen Geräts (50) umfassend - eine Energieversorgung (21) mittels des mobilen Endgeräts (40), - eine erste, vorzugsweise kabellose, Datenschnittstelle (22), die zur Übertragung sicherheitsrelevanter Daten (SD) mit dem mobilen Endgerät (40) ausgebildet ist, - eine Recheneinheit (23), die zur Verarbeitung sicherheitsrelevanter Daten (SD) ausgebildet ist und - eine Anzahl von Bedienelementen (27, 28, 29), die zur Eingabe von sicherheitsrelevanten Daten (SD) ausgebildet sind.
Erweiterungseinheit nach Anspruch 1, wobei die Energieversorgung (21) und die erste Datenschnittstelle (22) als eine Schnittstelle (21, 22), bevorzugt als NFC-Schnittstelle (21, 22), ausgebildet sind.
Erweiterungseinheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, welche flach, bevorzugt flacher als 0,5 cm, besonders bevorzugt flacher als 0,4 cm, ganz besonders bevorzugt flacher als 0,3 cm, ausgestaltet ist.
Erweiterungseinheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend Befestigungsmittel (30), welche bevorzugt als Klettband, Permanentmagneten und/oder eine zum mobilen Endgerät (40) passende Hülle (30) ausgebildet sind.
Erweiterungseinheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Bedienelemente (27, 28, 29) seitlich zum mobilen Endgerät (40) und/oder in Erweiterung von dessen Vorderseite angebracht sind.
Erweiterungseinheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Bedienelemente (27, 28, 29) zumindest einen Sicherheitssensor (29) umfassen.
Erweiterungseinheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Bedienelemente (27, 28) zwei elektrisch und mechanisch unabhängige Schaltelemente aufweisen und bevorzugt folienbasiert ausgebildet sind.
Mobile Bedieneinheit (49) zur Steuerung eines medizintechnischen Geräts (50) umfassend - ein mobiles Endgerät (40) mit einer zweiten kabellosen Datenschnittstelle (44), die zur Übertragung der sicherheitsrelevanten Daten (SD) zum medizintechnischen Gerät (50) ausgebildet ist, und - eine Erweiterungseinheit (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die sicherheitsrelevanten Daten (SD) mittels der ersten Datenschnittstelle (21) zwischen der Erweiterungseinheit (20) und dem mobilen Endgerät (40) übertragen werden.
Mobile Bedieneinheit nach Anspruch 8, wobei das mobile Endgerät (40) die Erweiterungseinheit (20) durchgehend mit Energie (E) versorgt.
Mobile Bedieneinheit nach Anspruch 8, wobei das mobile Endgerät (20) die Erweiterungseinheit nur mit Energie (E) versorgt, wenn auf dem mobilen Endgerät (40) ein Steuerungsprogramm für das medizintechnische Gerät (50) ausgeführt wird.
Mobile Bedieneinheit nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei die zweite kabellose Schnittstelle (44) als Bluetooth-Schnittstelle, Bluetooth-Low-Energy-Schnittstelle, W-LAN-Schnittstelle und/oder Mobilfunkschnittstelle ausgebildet ist.
Steuerungssystem (100) zur Steuerung eines medizintechnischen Geräts (50) umfassend - eine mobile Bedieneinheit (49) nach einem der Ansprüche 8 bis 11 und - eine Steuereinrichtung (52) des medizintechnischen Gerätes (50), wobei die sicherheitsrelevanten Daten (SD) mittels der zweiten kabellosen Datenschnittstelle (44) zwischen dem mobilen Endgerät (40) und der Steuereinrichtung (52) übertragen werden.
Verfahren zur Steuerung eines medizintechnischen Geräts (50) umfassend zumindest folgende Schritte: - Verarbeitung (II) sicherheitsrelevanter Daten (SD) in einer Recheneinheit (23) einer Erweiterungseinheit (20) eines mobilen Endgerätes (40), - Übertragen (III) von sicherheitsrelevanten Daten (SD) mittels einer ersten Datenschnittstelle (21) zwischen der Erweiterungseinheit (20) und dem mobilen Endgerät (40), - Übertragen (V) der sicherheitsrelevanten Daten (SD*) mittels einer zweiten kabellosen Datenschnittstelle (44) zwischen dem mobilen Endgerät (40) und einer Steuereinrichtung (52) des medizintechnischen Geräts (50).
Computerprogrammprodukt mit einem Computerprogramm, welches direkt in eine Recheneinheit (23) einer Erweiterungseinheit (20) und/oder ein mobiles Endgerät (40) eines Steuerungssystems (100) ladbar ist, mit Programmabschnitten, um die Übertragung von sicherheitsrelevanten Daten (SD) so zu steuern, dass die Schritte eines Verfahrens nach Anspruch 13 ausgeführt werden, wenn das Computerprogramm in der Recheneinheit (23) einer Erweiterungseinheit (20) und/oder in dem mobilen Endgerät (40) ausgeführt wird.
Computerlesbares Medium, auf welchem von einer Recheneinheit (23) einlesbare und ausführbare Programmabschnitte gespeichert sind, um ein medizintechnisches Gerät (50) mittels eines Steuerungssystems (100) zu steuern, indem alle Schritte eines Verfahrens nach Anspruch 13 ausgeführt werden, wenn die Programmabschnitte von der Recheneinheit (23) ausgeführt werden.