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Die Erfindung betrifft eine medizinische Einrichtung mit zumindest einer beweglich gelagerten und motorisch verstellbaren Komponente, zumindest einer Antriebseinheit zum Verstellen der zumindest einen Komponente, zumindest einer der Antriebseinheit zugeordneten Motorsteuerungseinheit und zumindest einer Erfassungseinheit zum Erfassen eines von der Position der zumindest einen Komponente abhängigen Lageparameters. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betrieb einer derartigen medizinischen Einrichtung.
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Medizinische bzw. medizintechnische Einrichtungen insbesondere für die Diagnostik und/oder Intervention erfordern typischerweise eine Bewegung von mechanischen Achsen, um beispielsweise einen Patienten relativ zu bildgebenden oder Therapie relevanten Komponenten, wie etwa einem Röntgenstrahler oder -detektor, geeignet zu positionieren. Bei einfachen Ausführungen erfolgt die Positionierung der medizinischen Einrichtung manuell durch einen entsprechenden Kraftaufwand des Benutzers. Bei höherwertigen Ausführungen erfolgen diese Bewegungen in der Regel motorisch. Motorische Bewegungen sind in der Regel risikobehaftet. Dies erfordert die Realisierung von Sicherheitskonzepten, um Verletzungen von Personen zu vermeiden.
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In klassischen Sicherheitskonzepten muss der Benutzer die Gerätebewegung ständig überwachen und im Falle einer drohenden Gefahr unverzüglich stoppen. Dies wird häufig dadurch gelöst, dass eine motorische Bewegung der motorisch verstellbaren Komponente nur dann ermöglicht ist, solange der Benutzer eine Freigabetaste (auch: Totmannschalter, dead man grip, dead man switch) dauerhaft betätigt. Sobald die Freigabe nicht mehr betätigt wird, wird die Bewegung automatisch gestoppt. Die Verantwortung zur Vermeidung von Risiken liegt dementsprechend beim Benutzer.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik stellt sich die vorliegende Erfindung zur Aufgabe, die Verletzungssicherheit von medizinischen Einrichtungen mit motorisch verstellbaren Komponenten zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine medizinische Einrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 und einem Verfahren zum Betrieb einer derartigen medizinischen Einrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 10.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Eine medizinische Einrichtung umfasst
- - zumindest eine beweglich gelagerte und motorisch verstellbare Komponente,
- - zumindest eine Antriebseinheit zum Verstellen der zumindest einen Komponente,
- - zumindest eine der Antriebseinheit zugeordnete Motorsteuerungseinheit und
- - zumindest eine Erfassungseinheit zum Erfassen eines von der Position der zumindest einen Komponente abhängigen Lageparameters. Gemäß der Erfindung ist in der Motorsteuerungseinheit eine Sicherheitsfunktion integriert, welche zumindest einen Betriebsparameter begrenzt, der der durchzuführenden Bewegung der zumindest einen Komponente zugeordnet ist, wobei eine Gerätesteuerungseinheit die Antriebseinheit in Abhängigkeit des Lageparameters nach Maßgabe der Sicherheitsfunktion ansteuert.
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Die Grundidee besteht somit in der Realisierung einer medizinischen Einrichtung, bei der die motorische Bewegung der Komponente eigen-sicher ausgeführt ist. Die medizinische Einrichtung ist dazu ausgebildet, dass durch die bewegte Komponente kaum bzw. keine Gefährdung ausgeht. Die medizinische Einrichtung ist beispielsweise dazu ausgebildet, Bewegungen insbesondere für die Diagnostik und/oder Intervention ohne menschliche Überwachung automatisiert unterstützend oder in Weiterentwicklung vollständig autonom durchzuführen.
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Anhand des Lageparameters, der beispielsweise die Achspositionen eines Deckenstativs der medizinischen Einrichtung charakterisiert, kann entschieden werden, ob die durchzuführende Bewegung der Komponente einen Raumbereich in Anspruch nimmt, in dem Personen von der bewegten Komponente eingequetscht werden können, d. h. einen Raumbereich betrifft, aus dem sich die Personen nicht ungehindert zurückziehen können oder einen Raumbereich in Anspruch nimmt, in dem es lediglich zu einer vorübergehenden Kollision mit einer Person kommen kann, d. h. einen Raumbereich betrifft, aus dem sich die Person ungehindert zurückziehen kann. Mit anderen Worten erfolgt eine Klassifizierung der von der Bewegung beanspruchten Raumbereiche in unterschiedliche Gefahrenzonen. Davon abhängig ist eine Begrenzung bzw. Limitierung des der Komponentenbewegung zugeordneten Betriebsparameters vorgesehen. Geräteseitig ist dies dadurch implementiert, dass die den Betriebsparameter begrenzende Sicherheitsfunktion bzw. -funktionen in der Motorsteuerungseinheit integriert sind. Logische Zusammenhänge, welche den Lageparameter bzw. die Position und/oder Lage der Komponente mit zulässigen Betriebsparametern, wie etwa einer Geschwindigkeit, Kraft oder einem Drehmoment, mit dem die Komponente bewegt wird, verknüpfen, sind in der programmierbaren Gerätesteuerungseinheit implementiert. Die logische Verknüpfung zwischen Lageparameter und Betriebsparameter ist in der Regel zu komplex für eine geräteseitig unflexible bzw. hartverdrahtete Implementation. Die Erfindung begegnet dieser Problematik in vorteilhafter Weise durch eine daran angepasste Aufteilung der Steuerungsarchitektur.
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Durch die eigen-sichere Realisierung der Komponentenbewegung muss der Benutzer der medizinischen Einrichtung nicht mehr die Bewegungen eigenverantwortlich überwachen. Dies ermöglicht dem Benutzer andere Tätigkeiten durchzuführen, solange die Bewegung wie gewünscht durchgeführt wird. Langfristig ermöglicht dies die Reduktion von Personalkosten.
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Der Lageparameter im Sinne dieser Spezifizierung umfasst oder beinhaltet eine oder mehrere Größen, die die Position der zumindest einen beweglich gelagerten Komponenten im Raum charakterisieren. In Weiterbildung umfasst der Lageparameter eine oder mehrere Größen, die die Umgebung der zumindest einen beweglich gelagerten Komponenten im Raum charakterisieren. Diese können insbesondere aus sensorisch erfassten Umgebungsdaten abgeleitet werden.
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In Ausgestaltung begrenzt die Sicherheitsfunktion den zumindest einen Betriebsparameter derart auf einen Maximalwert, dass eine Geschwindigkeit der Komponente und/oder eine auf die Komponente ausgewirkte Kraft und/oder ein auf die Komponente ausgewirktes Drehmoment nicht überschritten wird. Der Aufruf der die entsprechende Sicherheitsanfordernisse gewährleistende Sicherheitsfunktion in Abhängigkeit des Lageparameters erfolgt durch die programmierbare Gerätesteuerungseinheit.
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In diesem Zusammenhang ist in Ausgestaltung vorgesehen, den Maximalwert für den zumindest einen Betriebsparameter fix vorzugeben. In diesem Fall erfolgt keine Anpassung des Maximalwerts während der gesteuerten autonomen oder zumindest halbautomatischen Durchführung der Komponentenbewegung
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In Ausgestaltung ist die Gerätesteuerungseinheit dazu ausgelegt, den Aufruf der Sicherheitsfunktion und den mit der Sicherheitsfunktion verknüpftem Maximalwert in Abhängigkeit des Lageparameters kontinuierlich anzupassen. Mit anderen Worten erfolgt eine Anpassung der Sicherheitsfunktion und/oder des Maximalwerts während der Bewegung der Komponente, also in Abhängigkeit des jeweils temporär erfassten Werts des Lageparameters. Auf diese Weise ist die Gerätesteuerungseinheit dazu ausgebildet, variable Limits bzw. Maximalwerte für den Betriebsparameter, insbesondere für die Geschwindigkeit und/oder für die Kraft und/oder für das Drehmoment, mit der die Komponente bewegt wird, vorzugeben.
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In Ausgestaltung ist eine den Aufruf der Sicherheitsfunktion in Abhängigkeit des Lageparameters beinhaltenden Steuerungslogik in einem fehlersicheren Programmteil der Gerätesteuerungseinheit implementiert. Insbesondere im Bereich der Medizintechnik bezeichnet man derartige Programmteile auch als Erstfehler-sicher, d.h. der fehlersichere Programmteil ist durch an sich bekannte Maßnahmen davor geschützt, dass ein einzelner Fehler (Erstfehler) zu einem unsicheren GeräteZustand führen kann. In anderen Bereichen der Industrie hingegen wird ein Programmteil insbesondere dann als fehlersicher bezeichnet, wenn die Programmausführung einen geforderten Sicherheitsstandard (auch: Safety Integrity Level, SIL) oder Leistungsstandard (auch: Performance Level, PL), erreicht. Diese Standards können insbesondere im Rahmen von Industrienormen spezifiziert sein. Dementsprechend sind Steuerungseinheiten handelsüblich erhältlich, die nach den entsprechenden Industrienormen zertifiziert sind. Ein Beispiel sind die SIMATIC Failsafe Steuerungen (z.B. S7-1500-F) der Firma Siemens. Programmteile, die die erforderlichen Sicherheits-Anforderungen nicht erfüllen, werden als „funktional“ bezeichnet.
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In Ausgestaltung ist eine Kommunikationsschnittstelle zwischen der Gerätesteuerungseinheit und Motorsteuerungseinheit fehlersicher ausgebildet. Um die Eigen-Sicherheit der Gerätebewegung sicherzustellen, tragen die Gerätesteuerungseinheit, die Motorsteuerungseinheit und, als Drittes, die Kommunikationsschnittstelle zwischen der Gerätesteuerungs- und der Motorsteuerungseinheit bei. Beispielsweise ist in der Gerätesteuerungseinheit eine Steuerungslogik implementiert, die die logische Verknüpfung zwischen Lageparameter und einem die Bewegung der Komponente begrenzenden Begrenzungsparameter ableitet. Die Motorsteuerungseinheit steuert die Antriebseinheit nach Maßgabe des zumindest einen Betriebsparameter derart an, dass der oder die eingestellten Begrenzungsparameter während der Bewegung eingehalten werden. Über die Kommunikationsschnittstelle kann z.B. die Gerätesteuerung einen Begrenzungsparameter in der Motorsteuerungseinheit aktivieren, deaktivieren oder umwählen. Aus diesem Grunde erfüllt dementsprechend auch die Kommunikationsschnittstelle insbesondere die Anforderungen der Erstfehler-Sicherheit bzw. beispielsweise in Industrienormen spezifizierte Sicherheitsanfordernisse, wie etwa SIL oder PL. Die Kommunikationsschnittstelle weist vorzugsweise Feldbus-Topologie auf und/oder umfasst zumindest einen, beispielsweise Ethernet-basierten, Feldbus. Bevorzugt ist die Kommunikationsschnittstelle zur topologischen Erkennung und Konfiguration von angeschlossenen Elektronikkomponenten ausgebildet. Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise die eindeutige Identifikation der Elektronikkomponente. Durch die Ethernet-Topologie ist sichergestellt, dass prinzipiell nur Punkt-zu-Punkt-Verbindungen möglich sind. Eine Stern- oder Baum-Topologie ist nur durch Einsatz von weiteren Schnittstellen, so genannten Ethernet-Switches, möglich, die wiederum mehrere Punkt-zu-Punkt-Verbindungen zu den angeschlossenen Teilnehmern herstellen können bzw. intern jeweils zwei dieser Anschlüsse miteinander in Verbindung setzen (auch: „routing“) können. Somit hat jede einzelne Kommunikationsstrecke genau zwei Teilnehmer und das Ausfallen oder Wiederkehren eines einzelnen Teilnehmers kann durch den jeweils anderen Teilnehmer der Punkt-zu-Punkt-Verbindung eindeutig erkannt werden.
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In Ausgestaltung umfasst die Erfassungseinheit eine Nahfeld-Sensorik zur Erkennung einer Annäherung der Komponente an ein Objekt, insbesondere an ein Hindernis oder an eine Person. In diesem Zusammenhang kommen verschiedenartig ausgestaltete Sensoren für die Nahfeld-Sensorik in Frage, wie etwa Ultraschall-Sensoren, die an der bewegten Komponente der medizinischen Einrichtung angebracht sind und eine Annäherung an ein Objekt erkennen. In einer anderen exemplarischen Ausgestaltung ist insbesondere die bewegliche Komponente mit einer kapazitiven Außenhaut versehen, die eine Annäherung an ein Objekt, insbesondere an eine Person, detektieren kann. Alternativ oder zusätzlich umfasst die Nahfeld-Sensorik in Ausgestaltung ein oder mehrere optische Kameras. Die Nahfeld-Sensorik steht beispielsweise mit der Gerätesteuerungseinheit in einer derartigen Wirkverbindung, dass bei Annäherung an das Hindernis und/oder an die Person eine sicherheitsgerichtete Reaktion automatisch durchgeführt wird. Beispielsweise beinhaltet die sicherheitsgerichtete Reaktion eine Reduktion der Geschwindigkeit und/oder der Kraft und/oder des Drehmoments, mit der die Komponente bewegt wird, und/oder ein Sicherheitsstopp. Derartige sicherheitsgerichtete Reaktionen der Gerätesteuerung werden situationsabhängig automatisch ausgelöst, beispielsweise wenn der Abstand zu der Person und/oder zum Hindernis einen vorgegebenen oder vorgebbaren Grenzwert erreicht oder unterschreitet. In Weiterbildung ist vorgesehen, verschiedene Reaktionen beim Erreichen oder Unterschreiten von der jeweiligen Reaktion zugeordneten Grenzwerten auszulösen.
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In Weiterbildung ist vorgesehen, die Nahfeld-Sensorik zur Erfassung von Gesten des Benutzers vorzusehen. In diesen Ausführungsbeispielen ist somit die Nahfeld-Sensorik Teil einer Benutzerschnittstelle, die zur Gestenerkennung und - auswertung ausgebildet ist.
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In Ausgestaltung umfasst die Erfassungseinheit eine Taktil-Sensorik zur Erkennung von Kollisionen der Komponente mit Objekten, insbesondere mit Hindernissen und/oder Personen. Hierzu weist die medizinische Einrichtung, insbesondere die beweglich gelagerte Komponente, beispielsweise ein Außengehäuse auf, welches mehrere federnd gelagerte Gehäuseabschnitte umfasst. Bei Kontakt von außen nähert sich der jeweilige Gehäuseabschnitt an die darunterliegende starre Gerätemechanik an, wobei die Feder komprimiert wird. Diese Relativbewegung ist beispielsweise mittels eines Schalters, insbesondere Mikroschalters, detektierbar. Die Taktil-Sensorik steht beispielsweise mit der Gerätesteuerungseinheit in einer derartigen Wirkverbindung, dass bei einem Kontakt oder einer Kollision der bewegten Komponente mit dem Hindernis oder der Person eine sicherheitsgerichtete Reaktion automatisch durchgeführt wird. Beispielsweise beinhaltet die sicherheitsgerichtete Reaktion, wie bereits vorstehend beschrieben, eine Reduktion der Geschwindigkeit und/oder der Kraft und/oder des Drehmoments, mit der die Komponente bewegt wird, und/oder einen Sicherheitsstopp.
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In Weiterbildung ist vorgesehen, vom Benutzer manuell geführte Bewegungen der Komponente zu erfassen. Die Ermittlung der Bedienkraft erfolgt in Ausgestaltung mit Hilfe eines Kraftsensors. Alternativ oder zusätzlich erfolgt eine sensorlose Erfassung der Bedienkraft, d.h. ohne die Verwendung eines Kraftsensors oder in Ergänzung zu den von dem Kraftsensor bereitgestellten Daten. Bei der sensorlosen Erfassung nutzt man die Messung des Motorstroms mittels einer entsprechend ausgebildeten Erfassungseinheit bzw. mit einem entsprechend ausgebildeten Strommessgerät und vergleicht den erfassten Messwert für den Motorstrom mit einem ein bekanntes Bewegungsprofil charakterisierenden Erwartungswert. Diese Erwartungswerte sind beispielsweise in der Gerätesteuerungseinheit hinterlegt. Aus der Differenz zwischen Messwert und Erwartungswert lässt sich insbesondere die zur Durchführung der Bewegung notwendige Bedienkraft errechnen. Die Gerätesteuerungseinheit ist in diesem Zusammenhang somit insbesondere dazu ausgebildet, eine gesteuerte Kraftunterstützung für eine derartige manuelle Bewegung bereitzustellen.
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In Ausgestaltung ist die Gerätesteuerungseinheit zum Erlernen von Steuerungsroutinen für Bewegungsabläufe ausgebildet. In der Gerätesteuerungseinheit ist in diesen Ausführungsbeispielen eine künstliche Intelligenz programmiert, die es ermöglicht, insbesondere manuell durch den Benutzer durchgeführte Bewegungsabläufe zu erlernen.
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In Ausgestaltung ist die Gerätesteuerungseinheit mit einer Eingabeeinheit zur Sprachsteuerung verbunden.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betrieb der vorstehend beschriebenen medizinischen Einrichtung. Damit verknüpfte Vorteile ergeben sich unter anderem unmittelbar aus der bisherigen Beschreibung mit Bezug auf die zugeordnete Vorrichtung, so dass hierauf verwiesen wird.
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Bei einem Verfahren zum Betrieb der medizinischen Einrichtung wird die zumindest eine Komponente motorisch verstellt, wobei die die Komponente verstellende Antriebseinheit gemäß der Erfindung nach Maßgabe der Sicherheitsfunktion derart angesteuert wird, dass zumindest ein der Bewegung der Komponente zugeordneter Betriebsparameter begrenzt wird. Die Sicherheitsfunktion wird in Abhängigkeit eines Lageparameters, der von der Position der Komponente abhängt, aufgerufen.
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In Ausgestaltung wird der zumindest eine Betriebsparameter mittels der Sicherheitsfunktion derart auf einen Maximalwert begrenzt, dass eine Geschwindigkeit der Komponente und/oder eine auf die Komponente ausgewirkte Kraft und/oder ein auf die Komponente ausgewirktes Drehmoment nicht überschritten wird.
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In Ausgestaltung wird eine situationsabhängige Reaktion bei Annäherung oder Kontakt der Komponente mit einem Objekt automatisch durchgeführt.
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In Ausgestaltung beinhaltet die situationsabhängige Reaktion eine Reduktion der Geschwindigkeit und/oder Kraft, mit der die Komponente bewegt wird und/oder einen Sicherheitsstopp und/oder eine Bewegung in Gegenrichtung.
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In diesem Zusammenhang sind in Ausgestaltung variable oder fixe Positionslimits implementiert. Die Positionslimits begrenzen prinzipiell einen Positionsbereich, in dem eine motorische Bewegung der Komponente zulässig ist. Üblicherweise ist der Bewegungsbereich einzelner Achsenbewegungen von beweglichen Teilen durch mechanische Endanschläge eingeschränkt und somit fest vorgegeben. Der Bewegungsbereich ist somit nach Montage des Geräts nicht mehr veränderbar. Hiervon abweichend sind in Ausgestaltung der Erfindung die variablen oder fixen Positionslimits durch veränderbare Programmstrukturen vorgegeben. Durch die Erstfehler-Sicherheit dieser Positionslimitierung („Safely limited position“) ist diese Realisierung vom Sicherheitsaspekt her gleichwertig zu betrachten zu mechanischen Endanschlägen. Dies erlaubt eine höhere Flexibilität, um die variablen oder fixen Positionslimits in Abhängigkeit vom Gerätezustand, insbesondere vom aktuellen Wert des Lageparameters, der beispielsweise die Lage oder Ausrichtung einer Geräteachse der Komponente charakterisiert, variabel zu gestalten. Dadurch kann z.B. der Raum, in dem die medizinische Einrichtung installiert ist, besser ausgenutzt werden.
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In Ausgestaltung ist die Gerätesteuerungseinheit dazu ausgelegt, den Aufruf der Sicherheitsfunktion und den mit der Sicherheitsfunktion verknüpftem Maximalwert in Abhängigkeit des Lageparameters kontinuierlich anzupassen. Mit anderen Worten erfolgt eine Anpassung der Sicherheitsfunktion und/oder des Maximalwerts während der Bewegung der Komponente, also in Abhängigkeit des jeweils temporär erfassten Werts des Lageparameters. Auf diese Weise ist die Gerätesteuerungseinheit dazu ausgebildet, variable Limits bzw. Maximalwerte für den Betriebsparameter, insbesondere für die Geschwindigkeit und/oder für die Kraft und/oder für das Drehmoment, mit der die Komponente bewegt wird, vorzugeben.
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In Ausgestaltung wird die Bewegung der zumindest einen Komponente durch Sprachsignale ausgelöst und/oder gesteuert. Die Sprachsignale werden beispielsweise durch ein oder mehrere Mikrophone erfasst und der Gerätesteuerung übergeben. Die Gerätesteuerung ist dazu ausgebildet, die Sprachsignale zu erkennen und Bewegungsabläufe nach Maßgabe des Sprachsignals zu steuern, wobei der zumindest eine, der Komponentenbewegung zugeordnete Betriebsparameter angepasst wird.
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In Ausgestaltung wird die Bewegung der zumindest einen Komponente durch erfasste Gesten des Benutzers ausgelöst und/oder gesteuert. Die Gesten werden beispielsweise durch die Nahfeld-Sensorik erfasst. Insbesondere ist in Ausgestaltung eine Kamera oder mehrere Kameras zur optischen Erfassung der Gesten vorgesehen. Die Gerätesteuerungseinheit ist in diesen Ausführungsbeispielen zur Auswertung und Erkennung der durch die Nahfeld-Sensorik erfassten Daten derart ausgebildet, dass eine Steuerung der Bewegung der Komponente durch Gesten ermöglicht ist.
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Für eine weitere Beschreibung der Erfindung wird auf die in den Zeichnungsfiguren gezeigten Ausführungsbeispiele verwiesen. Es zeigen in einer schematischen Darstellung:
- 1: medizinische Einrichtungen mit beweglich gelagerten Komponenten;
- 2: eine Steuerungsarchitektur für die medizinischen Einrichtungen der 1 mit inhärenten Sicherheitsfunktionen.
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Einander entsprechende bzw. zueinander korrespondierende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt beispielhaft mehrere medizinische Einrichtungen 10, 20, 30, die beweglich gelagerte Komponenten 11, 21, 31 aufweisen. Konkret ist in dem nicht einschränkend aufzufassenden Ausführungsbeispiel ein Radiographiesystem dargestellt.
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Bei der medizinischen Einrichtung 10 handelt es sich um eine Röntgeneinrichtung, die eine als Röntgenstrahler ausgeführte Komponente 11 aufweist, die an einem Deckenstativ 12 derart beweglich gelagert ist, dass diese bezüglich Raumachsen X, Y, Z verstellt werden kann.
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Bei der medizinischen Einrichtung 20 handelt es sich um ein Rasterwandgerät, welches eine als Röntgendetektor ausgeführte Komponente 21 aufweist, die an einem Vertikalstativ 22 derart beweglich gelagert ist, dass diese zumindest entlang der Raumachse Z verstellt werden kann.
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Bei der medizinischen Einrichtung 30 handelt es sich um einen Patiententisch bzw. eine Patientenliege, die eine als Lagerungseinrichtung für den Patienten ausgeführte Komponente 31 aufweist, die zumindest bezüglich der Raumachse Z verstellt werden kann.
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Unterschiedliche Positionen, die eine Person P, insbesondere ein Patient oder ein Benutzer der jeweiligen medizinischen Einrichtung 10, 20, 30, und/oder die Komponente 11, 21, 31 einnehmen kann, sind ebenfalls zumindest gestrichelt dargestellt.
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In Abhängigkeit der Bewegungsfreiheit der jeweiligen Komponente 11, 21, 31 und deren Positionen bzw. Lagen, die durch Lageparameter L gekennzeichnet sind, sind unterschiedliche Gefahrenzonen zu definieren. Im Bereich B1 besteht eine unversperrte Rückzugsmöglichkeit für die Person P. In dem Bereich B2 besteht diese Rückzugsmöglichkeit nicht, es besteht daher dort für die Person P eine erhöhte Verletzungsgefahr, die von der bewegten Komponente 11, 21, 31 ausgeht.
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Die medizinischen Einrichtungen 10, 20, 30 sind mit inhärenten Sicherheitseigenschaften ausgestattet, die in Abhängigkeit der Position bzw. Lage der jeweilig verstellbaren Komponente 11, 21, 31 die durchzuführende Bewegung hinsichtlich zumindest eines Betriebsparameters BP begrenzen bzw. limitieren. Hierzu sind, wie in 2 schematisch dargestellt, entsprechende den jeweiligen Betriebsparameter BP begrenzende Sicherheitsfunktionen fest in einer Motorsteuerungseinheit MSt der jeweiligen medizinischen Einrichtung 10, 20, 30 integriert. Die Motorsteuerungseinheit MSt steuert dabei eine Antriebseinheit A an, die die jeweilige Komponente 11, 21, 31 motorisch verstellt.
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Die Steuerungsarchitektur ist schematisch in 2 illustriert. Eine programmierbare Gerätesteuerungseinheit GSt ist mit der Motorsteuerungsteuerungseinheit MSt über eine Kommunikationsschnittstelle K mit sicherheitsgerichteten Eigenschaften verbunden. Eine Erfassungseinheit E ist ferner mit der Gerätesteuerungseinheit GSt verbunden und übermittelt Daten, die zumindest den Lageparameter L charakterisieren. Die Gerätesteuerungseinheit GSt ruft in Abhängigkeit des Lageparameters L die Motorsteuerungseinheit MSt mit einer Sicherheitsfunktion auf, die insbesondere den Sicherheitsanfordernissen genügen, die den Bereichen B1 oder B2 zugeordnet sind. Die Sicherheitsfunktion begrenzt den Betriebsparameter BP, beispielsweise eine maximale Geschwindigkeit, eine maximale Kraft und/oder ein maximales Drehmoment, mit der die Komponente 11, 21, 31 bewegt wird, auf einen geeigneten Maximalwert. Insbesondere können für die unterschiedlichen Bereiche B1, B2 unterschiedliche Sicherheitsfunktionen aufgerufen werden, die den Betriebsparameter BP auf jeweils verschiedene Maximalwerte begrenzen.
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Die Gerätesteuerung GSt ist programmierbar, damit die logischen Zusammenhänge zwischen dem die Position bzw. Lage der Komponente 11, 21, 31 charakterisierenden Lageparameter L flexibel vorgegeben werden kann. In einem Ausführungsbeispiel umfasst die programmierbare Gerätesteuerungseinheit GSt einen funktionalen Programmteil PT1 und einen fehlersicheren Programmteil PT2, in dem die Sicherheitsfunktionen implementiert sind.
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Die Erfassungseinheit E ist dazu ausgebildet, den die Position bzw. Lage der Komponente 11, 21, 31 charakterisierenden Lageparameter L zu erfassen. Vorzugsweise erfolgt ferner eine Erfassung der Umgebung der jeweiligen medizinischen Einrichtung 10, 20, 30. Die Erfassungseinheit E umfasst im gezeigten Ausführungsbeispiel eine Taktil-Sensorik TS und eine Nahfeld-Sensorik NFS zur Erkennung einer Annäherung der Komponente 11, 21, 31 an ein Objekt, insbesondere an die Person P. Die Taktil-Sensorik TS ist dazu ausgebildet, auf die Komponente 11, 21, 31 einwirkende mechanische Erschütterungen oder Kräfte zu erfassen. Dies ermöglicht beispielsweise die Erfassung von Kollisionen der Komponente 11, 21, 31 mit der Person P oder einem Objekt.
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Die medizinische Einrichtung 10, 20 ,30 ist in Ausgestaltung dazu ausgebildet, eine vom Benutzer durchgeführte manuelle Bewegung der Komponente 11, 21, 31 insbesondere sensorlos zu erfassen. In diesem Zusammenhang ist die Gerätesteuerungseinheit GSt vorzugsweise dazu ausgebildet, eine manuell durchgeführte und sensorlos oder mit Hilfe der Erfassungseinheit E, die hierzu beispielsweise einen nicht näher dargestellten Kraftsensor aufweist, erfasste Bewegung der Komponente 11, 21, 31 zu erlernen und in Folge automatisch gesteuert durchzuführen.
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Alternativ oder zusätzlich ist die Gerätesteuerungseinheit GSt dazu ausgebildet, eine situationsabhängige Reaktion wie etwa einen Sicherheitsstopp oder eine Bewegung in Gegenrichtung bei Annäherung, Kollision oder mechanischen Kontakt der Komponente 11, 21, 31 mit einem Objekt, insbesondere der Person P, durchzuführen. Alternativ oder zusätzlich ist die Gerätesteuerungseinheit GSt dazu ausgebildet, mittels der Nahfeld-Sensorik NFS erfasste Benutzergesten zu erkennen und auszuwerten. Mit anderen Worten ist die Gerätesteuerungseinheit GSt zur Gestensteuerung ausgebildet, d. h. es erfolgt zumindest eine Anpassung des Betriebsparameters BP nach Maßgabe der erfassten und ausgewerteten Geste.
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Die vorstehend beschriebene Ausführung der medizinischen Einrichtung 10, 20, 30 mit inhärenten Sicherheitsfunktionen ermöglicht neue Möglichkeiten, eine Bewegung der Komponente zu veranlassen, da Freigabeschalter wie Totmanneinrichtungen oder dergleichen nicht mehr zwingend vorgesehen werden müssen. Dies ermöglicht insbesondere eine Sprach- oder Gestensteuerung der medizinischen Einrichtung 10, 20, 30 bzw. der Komponentenbewegung.
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Obwohl die Erfindung im Detail mit Bezug auf die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht hierdurch eingeschränkt. Andere Variationen und Kombinationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne vom wesentlichen Gedanken der Erfindung zu abzuweichen.
