Integrierte Leistungseinheit IPU
Beschreibung
Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Energieversorgungseinheit für ein oder eines elektromotorisch betriebenen chirurgischen Instruments vorzugsweise der minimalinvasiven Bauart sowie ein chirurgisches Behandlungssystem .
Hintergrund der Erfindung
Systeme der Mikrochirurgie sollen vergleichbar zur Makrochirurgie kabellos betrieben werden können, damit die Verbindung vom Sterilbereich, wie beispielsweise dem Operationsfeld, zum unsterilen Bereich entfällt. Solche Verbindungen sind derzeit Kabel/Leitungen, welche eine Brücke zwischen dem Sterilbereich und dem unsterilen Bereich bilden und im schlechtesten Fall quer durch den Operationssaal verlaufen und eine Sturzgefahr für das Klinikpersonal darstellen. Davon geht eine erhebliche Gefahr aus, wie beispielsweise ein Defekt durch Überrollen des Kabels mit einem Wagen und/oder Krankenbett oder dergleichen. Ebenso kann die Verwendung solcher
Leitungen zu einer Entkopplung/Entkupplung während dem Betrieb führen. Ein weiterer Nachteil dieser Leitungen ist die notwendige Länge der jeweiligen Leitungen/Kabel.
Sämtliche bekannte Akku-Lösungen erfüllen derzeit nicht die Anforderungen der Mikrochirurgie, da die Kombination des chirurgischen Instruments mit dem daran angeschlossenen bzw. darin eingebauten Motorensystem zu einem Antriebs-integralen Handstück und einem in dem Handstück zusätzlich integrierten Akku weder der gewünschten/erforderlichen Baugröße gerecht wird, noch die Anforderungen an das Gewicht des Handstücks erfüllt. Auch die Ergonomie und eine gute Handhabung lassen sich mit einer im Handstück integrierten Energiespeichereinheit nicht bedarfsgerecht realisieren. Wenn die Energieversorgungseinheit sowie des Weiteren die notwendige Motorelektronik, die Bedienelemente und auch das Display zur Anzeige bestimmter Motor- und/oder Betriebsparameter fest mit dem Handstück verbunden bzw. mit diesem
integriert sind, ist dies zwangsweise zu schwer, zu groß und zu unhandlich. Somit ist ein großer Nachteil der bereits auf dem Markt befindlichen Produkte/Systeme, dass eine diffizile mikrochirurgische Arbeit nicht wie gewohnt durch geführt werden kann.
Stand der Technik
Aus dem Stand der Technik ist bereits aus der WO 2016/161322 A1 eine
Einzelzellen-Stromversorgungseinheit für ein motorisiertes chirurgisches Instrument (oder System) bekannt, welches ein Einzelzellen-Stromversorgungsgehäuse umfasst. Eine Hochtemperaturbatteriezelle ist mechanisch in einer Mitte des Einzelzellen- Stromversorgungsgehäuses gehalten und in dieser angeordnet. Ein elektrischer Verbinder mit einer Vielzahl von Verbindungsstiften ist so konfiguriert, dass er mit einem passenden elektrischen Verbinder eines Werkzeugteils mit einem Motor gekoppelt ist.
Grundsätzlich ist es jedoch in diesem Stand der Technik nachteilig, dass bei der Verwendung von einer (integral ausgebildeten) Einzelzellen-Stromversorgungseinheit für ein motorisiertes chirurgisches Instrument (oder System) die Baugröße des motorbetriebenen chirurgischen Instruments (oder Systems) inakzeptabel und eine ungenügende Performance und Zuverlässigkeit vorliegt.
Kurzbeschreibung der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine
Energieversorgungseinheit für ein oder eines elektromotorisch betriebenen
chirurgischen Instrument(s) sowie ein chirurgisches Behandlungssystem
bereitzustellen, welche die Nachteile aus dem Stand der Technik vermeidet oder zumindest verbessert.
Der Kern der vorliegenden Erfindung besteht im Wesentlichen darin, die (von einem Stromnetz autarke/unabhängige) Energieversorgung(einheit) eines oder für ein elektromotorisch betriebenen chirurgischen Instrument separat sowie räumlich beabstandet von diesem aber immer noch innerhalb eines Sterilbereichs sowie bevorzugt möglichst nahe zu dem chirurgischen Instrument vorzusehen. In anderen
Worten ausgedrückt sieht die vorliegende Erfindung prinzipiell vor, den elektrischen Motor/Motorsystem eines chirurgischen Instruments in Übereinstimmung zum Stand der Technik in/an einem Handstück des Instruments anzuordnen/einzubauen, dessen Steuerungseinrichtung, Energieversorgung und ggf. Anzeige zur (visuellen) Darstellung beispielsweise von Motorkennzahlen und/oder Betriebsparametern in/an einem separat sowie räumlich vom chirurgischen Instrument/dessen Handgriff beabstandeten Bauteil zu integrieren/anzuordnen, welches bevorzugt dafür ausgelegt ist, mobil am Körper eines Instrumentenbedieners (Chirurgen, welcher das Instrument gerade in der Hand hält) mitgeführt zu werden, vorzugsweise derart, dass im Betrieb des Instruments dessen Steuerung manuell betätigt und/oder die Anzeige visuell vom
Instrumentenbediener abgelesen werden kann.
Auf diese Weise lässt sich das (Masse-) Gewicht als auch die Baugröße des chirurgischen Instruments auf einem niedrigen Niveau halten, wodurch dieses insbesondere in der Mikrochirurgie einsetzbar ist und gleichzeitig wird eine Steril- Barriere nicht durch zumindest ein Kabel, insbesondere ein Energieversorgungskabel oder dergleichen durchbrochen, das beispielsweise an ein externes Stromnetz angeschlossen werden muss.
Die Aufgabe der Erfindung wird im Konkreten dadurch gelöst, dass eine
(autarke/Stromnetz-unabhängige) Energieversorgungseinheit vorgesehen ist, mit einem zum chirurgischen Instrument separaten sowie räumlich beabstandeten
Batterieaufnahmegehäuse, das mit einem Befestigungsmittel oder einer Halterung - angepasst zum temporären Befestigen oder Halten der Energieversorgungseinheit an einem Körperteil eines Instrumentenbedieners - ausgebildet oder versehen ist. Des Weiteren ist die Energieversorgungseinheit mit zumindest einer Energiespeichereinheit bestückt, die für eine Energieversorgung zumindest eines Motorensystems,
insbesondere eines Elektromotors, eines daran angeschlossenen oder anschließbaren chirurgischen Instruments ausgelegt ist. Zudem hat die Versorgungseinheit eine
(eigene/interne) Steuer- und Überwachungseinrichtung vorzugsweise (zumindest teilweise) an einer Außenseite des Batterieaufnahmegehäuses bzw. mit
Betätigungsmitteln an der Außenseite des Gehäuses, wobei die Steuer- und
Überwachungseinrichtung dafür ausgebildet ist, zumindest eine der nachfolgenden Funktionen auszuführen und/oder zu überwachen:
- Die Steuer- und Überwachungseinheit kann einen Energiespeichereinheit- Ladezustand überwachen/anzeigen und/oder
- eine Energiezufuhr zu einem daran angeschlossenen chirurgischen Instrument ein-/ausschalten und/oder
- Daten von der Energieversorgungseinheit an eine zusätzliche externe
Instrumenten-Betätigungseinheit, vorzugsweise Funk-Fußsteuerung oder Handsteuerung empfangen und/oder senden und/oder
- Betriebsparameter und Betriebssignale an/von einem/dem daran
angeschlossenen chirurgischen Instrument, vorzugsweise bezüglich dessen Motorensystem ausgeben, und/oder empfangen und/oder
- Daten und/oder Betriebsparametern speichern.
Ferner ist die Energieversorgungseinheit bevorzugt mit einem (einzigen)
Kabel/Kabelbaum und/oder einem Kabelanschluss zum Anschließen des
Kabels/Kabelbaums zur elektrischen Kopplung der Energieversorgungseinheit mit einem/dem chirurgischen Instrument für ein Betreiben von dessen Elektromotor und/oder für ein Übertragen der Daten und/oder Betriebsparameter
ausgebildet/versehen.
In anderen Worten bedeutet das, dass die gesamte Versorgung des
Motorensystems sowie die Kommunikation zwischen der Energieversorgungseinheit und dem motorbetriebenen chirurgischen Instrument über genau ein Kabel/Kabelbaum läuft/stattfindet. Somit wird durch die erfindungsgemäße Lösung der vorliegenden Aufgabe realisiert, dass dieses Kabel keine Brücke aus dem unsterilen Bereich in den Sterilbereich ausbildet. Darüber hinaus kann durch die Auslagerung der
Energieversorgung und Steuerung aus dem Handgriff des chirurgischen Instruments (unter Beibehaltung der Mobilität der Energieversorgung und Steuerung) das
chirurgische Instrument mit integriertem Motorensystem kleiner und handlicher ausgestaltet werden als im bereits bekannten Stand der Technik und vorzugsweise die Ladekapazität der Energieversorgungseinheit vergrößert werden. Dadurch, dass sowohl
das chirurgische Instrument als auch die Energieversorgungseinheit sich im Sterilbereich befinden, ist keine extra Aufbereitung notwendig und der gesamte Aufbau kann im Sterilbereich abgelegt werden, insbesondere auch auf dem Patienten.
Es ist bevorzugt, wenn die Energieversorgungseinheit mit einer Batterie oder einem Akkumulator ausgebildet ist. Mehr bevorzugt ist die Verwendung eines Akkumulators, welcher wieder aufladbar ist und somit sowohl weniger kostenintensiv als auch umweltfreundlicher ist als eine Batterie. Ein weiterer Vorteil eines solchen Akkumulators oder einer solchen Batterie kann sein, diesen/diese (wie auch die Steuer- und
Überwachungseinrichtung) aus der Energieversorgungseinheit bzw. aus deren
Aufnahmegehäuse entnehmbar auszugestalten, sodass das Gehäuse der
Energieversorgungseinheit beispielsweise sterilisiert werden kann, ohne dass eine Beschädigungsgefahr für die Speichereinheit und Steuerung besteht. Durch solch eine Ausführungsform kann die Energiespeichereinheit zudem in Abwesenheit eines
Patienten, also in einem Offline-Betriebsmodus ausgetauscht beziehungsweise aufgeladen werden.
Konkreter ist es vorgesehen, eine autarke Energieversorgungseinheit mit einem Energiespeicher bereitzustellen, die ein Batterieaufnahmegehäuse hat, das
vorzugsweise an dem Handgelenk oder Unterarm eines Bedieners, insbesondere eines Chirurgen, befestigt wird und somit mit einem relativ kurzen Kabel mit dem
chirurgischen Instrument verbunden ist.
Es ist weiter bevorzugt, wenn die externe Instrumenten-Betätigungseinheit als eine Handsteuerung und/oder als eine Funkfußsteuerung ausgebildet ist, die vorzugsweise kabellos mit der Stromversorgungseinheit bzw. der darin eingebauten Steuer- und Überwachungseinrichtung zum Betreiben eines in das Handstück des Instruments jeweils eingesetzten Anwendungsteils kommuniziert. Unter einem Anwendungsteil ist ein Werkzeug zu verstehen, welches in den Handgriff eines chirurgischen Instruments mit dem darin integrierten Motorensystem eingesteckt wird. Mit anderen Worten bedeutet das, dass Anwendungsteile/Handstücke (eingesteckte Werkzeuge), entweder per Handsteuerung oder alternativ per Fußsteuerung (über die Steuer- und
Überwachungseinrichtung) betrieben werden können. Idealerweise sind alle
technischen Vorteile der bisher bekannten kabelbetriebenen, bzw. mit einem Netzanschluss verbundenen Systeme somit nutzbar. Solche technischen Vorteile sind beispielsweise eine (automatische) Anwendungsteil/Werkzeug-Erkennung, ein
Datenerfassungssystem und/oder eine Zuordnung einer Gesamt-Betriebsdauer zu einem eingesetzten Werkzeug.
Es ist weiter bevorzugt, wenn die Energieversorgungseinheit ein Display hat, der zum Bedienen der Energieversorgungseinheit und/oder zum Anzeigen von
Informationen dient. Dadurch, dass die Energieversorgungseinheit dafür angepasst ist, vorzugsweise am Handgelenk oder Unterarm eines Bedieners festgemacht/fixiert zu werden, ist es vorteilhaft, den/das Display auf der Oberseite (der dem Unterarm abgewandten Seite) der Energieversorgungseinheit an dessen
Batterieaufnahmegehäuse, auszubilden/anzuordnen. Durch die Fixierung insbesondere an dem Handgelenk oder Unterarm eines Bedieners des chirurgischen Instruments ist es für den Bediener leicht, das Display im Blick zu behalten, vorzugsweise gemäß einer „Control-Watch“, wenn er das Instrument in der (derselben) Hand hält. Des Weiteren wird dem Bediener die Bedienung einer solchen Control-Watch durch deren Anordnung in dessen unmittelbarer Nähe und im Sterilbereich erleichtert, wobei zusätzliche weitere separate (ggf. unsterile) Komponenten, wie beispielsweise ein separates/zusätzliches Steuergerät entfallen. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass Platz im Operationssaal eingespart werden kann und auf sämtliche quer durch den Operationssaal verlaufende Kabel verzichtet werden können, um Stolperfallen und die Verletzungsgefahr zu reduzieren.
Ferner ist es bevorzugt, wenn der/das Display den Energiespeicher-Ladezustand anzeigt und Schaltflächen zum Ein- und Ausschalten der Energiezufuhr hat. Somit werden dem Bediener die Bedienung und auch die Überwachung der Steuerungs- und Überwachungseinheit der Energieversorgungseinheit erleichtert.
Es ist weiter bevorzugt, wenn das Befestigungsmittel der
Energieversorgungseinheit als eine Manschette, vorzugsweise mit einem
Klettverschluss ausgebildet ist. Es ist vorteilhaft, wenn das Befestigungsmittel der Energieversorgungseinheit derart ausgebildet ist, dass es schnell und unkompliziert an
den Anwender/Bediener d.h. dessen Handgelenk oder Unterarm angebracht und auch schnell und unkompliziert von dem Anwender/Bediener wieder entfernt werden kann.
Es ist weiter bevorzugt, wenn das Batterieaufnahmegehäuse fluiddicht, vorzugsweise gegen Spritzwasser schützend, ausgebildet ist. Somit kann eine längere Lebensdauer der in die Energieversorgungseinheit integrierten Energiespeichereinheit und vorhandener Steuerungskomponenten gewährleistet werden. Des Weiteren können einzelne Komponenten der Energieversorgungseinheit leichter ausgetauscht werden und somit Kosten und Materialabfall reduziert werden.
Ferner ist es bevorzugt, wenn das Kabel zwischen der
Energieversorgungseinheit und dem chirurgischen Instrument gerade so lang
ausgebildet ist, um das Motorensystem innerhalb eines/des Handgriffs bzw. Handstücks eines chirurgischen Instruments mit der Energieversorgungseinheit am
Handgelenk/Unterarm des Chirurgen zu verbinden, der das Instrument hält. Durch dieses kurze Kabel können technische Probleme/Störungen, wie beispielsweise im Bereich der EMV und/oder der Signalübertragung reduziert werden.
Es ist ferner bevorzugt, wenn sowohl die Energieversorgungseinheit als auch das Motorensystem und das Anwendungsteil (Werkzeug), bzw. das chirurgische Instrument im Sterilbereich ablegbar sind. Somit kann beispielsweise das Gesamtsystem auch auf dem Patienten abgelegt werden.
Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein chirurgisches
Behandlungssystem mit
- einem elektromotorisch betriebenen, chirurgischen Instrument, dessen
(integriertes) Motorensystem, insbesondere Elektromotor, der für einen Betrieb mittels einer (Gleichstrom-) Energiespeichereinheit ausgelegt ist, in einem Handstück/Handgriff des Instruments aufgenommen ist, an dessen proximalem Ende oder Endbereich ein Kabelanschluss oder ein Kabel für die
Energieversorgung zumindest des Motorensystems und/oder für die
Übertragung von Daten und/oder Betriebsparameter ausgebildet oder angeordnet ist und
- einer Energieversorgungseinheit mit den Merkmalen gemäß einem der vorstehenden Aspekte.
Somit erfüllt die Lösung der vorliegenden Erfindung die Anforderungen der
Chirurgie, insbesondere der Mikrochirurgie, wie eine minimale Baugröße, ein minimales Gewicht, gute Ergonomie und ein gutes Handling/eine gute Handhabung des chirurgischen Instruments. Die eingangs genannten Probleme der Energieversorgung, der Motorelektronik, der Bedienelemente und einem Display, der fest mit dem
Anwendungsteil verbunden ist, sind durch die vorliegende Erfindung behoben oder zumindest vermindert.
Kurzbeschreibung der Figur
Fig. 1 ist eine Darstellung zur Veranschaulichung des chirurgischen
Behandlungssystems gemäß der vorliegenden Offenbarung.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Nachstehend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Offenbarung auf der Basis der zugehörigen Figur näher beschrieben. Die Figur ist lediglich von schematischer Natur und dient dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
Fig. 1 ist eine Darstellung zur Veranschaulichung des chirurgischen
Behandlungssystems gemäß der vorliegenden Offenbarung. In Fig. 1 ist eine
Energieversorgungseinheit 1 für ein elektromotorisch betriebenes chirurgisches
Instrument 2 zu erkennen. Das chirurgische Instrument 2 ist zu der
Energieversorgungseinheit 1 separat ausgebildet sowie räumlich von diesem
beabstandet. Es hat einen vorzugsweise hülsenförmigen Handgriff/Handstück 2a, in welchem ein Motorensystem (Elektromotor) 5 untergebracht ist, das über
Betätigungselemente am Handgriff (nicht weiter dargestellt) aktuierbar ist. Am distalen Ende/Endabschnitt des Handgriffs 2a ist in der Regel eine Aufnahmeeinrichtung für ein Werkzeug (Anwendungsteil) 9 vorgesehen, welches vom Motorensystem 5 z.B.
rotatorisch angetrieben wird. Am proximalen Ende/Endabschnitt des Handgriffs 2a ist ein Anschluss 8 für ein Kabel 7 (Kabelbaum) angeordnet/ausgebildet oder das Kabel 7 (Kabelbaum) ist fest am Handgriff 2a montiert. Insoweit entspricht das vorliegende chirurgische Instrument 2 den aus dem Stand der Technik bereits bekannten
Instrumenten der vorliegenden Anmelderin selbst, sodass an dieser Stelle auf deren Instrumente verwiesen werden kann.
Die separate Energieversorgungseinheit 1 hat ein Aufnahmegehäuse 3 für eine Energiespeichereinheit 1 a (nahfolgend einfach als Batterieaufnahmegehäuse
bezeichnet), das ein Befestigungsm ittel/eine Halterung 4 aufweist bzw. an dem ein Befestigungsm ittel/eine Halterung 4 montiert ist, die zum temporären Befestigen/Halten der Energieversorgungseinheit 1 insbesondere an einem Körperteil
(Handgelenk/Unterarm) eines Bedieners des chirurgischen Instruments 2 angepasst ist. Des Weiteren hat die Energieversorgungseinheit 1 die Energiespeichereinheit 1 a (innerhalb des Gehäuses 3 und daher nicht weiter dargestellt), welche vorzugsweise ein Akkumulator oder eine Batterie ist und für die Energieversorgung zumindest des
Motorensystems 5 eines daran gerade angeschlossenen chirurgischen Instruments 2 ausgelegt ist. Darüber hinaus hat die Energieversorgungseinheit 1 eine Steuer- und Überwachungseinrichtung 6, die vorzugsweise zumindest teilweise an einer Außenseite des Batterieaufnahmegehäuses 3 angeordnet ist (bzw. deren Betätigungsmittel wie Tasten und dergleichen an einer Außenseite des Batterieaufnahmegehäuses 3 angeordnet sind).
Die Energieversorgungseinheit 1 ist mit dem Kabel 7 über einen im/am
Batterieaufnahmegehäuse 3 ausgebildeten/angeordneten weiteren Kabelanschluss 8 gekoppelt/koppelbar. Das Kabel 7 und der Kabelanschluss 8 dienen zur elektrischen Kopplung der Energieversorgungseinheit 1 mit dem chirurgischen Instrument 2 für ein Betreiben von dessen Motorensystem 5 und/oder für ein Übertragen der Daten und/oder Betriebsparameter insbesondere vom chirurgischen Instrument 2 zur
Energieversorgungseinheit 1.
Des Weiteren ist aus der Fig. 1 gut erkennbar, dass das Werkzeug/Anwendungsteil 9 vorzugsweise ein Schaftwerkzeug ist, welches für den (manuellen) mikrochirurgischen
Einsatz geeignet ist. D.h., das chirurgische Instrument 2 ist dafür vorgesehen, im Betrieb insbesondere händisch am Werkzeuggriff 5 geführt zu werden, wobei die per Kabel 7 mit dem Instrument 2 gekoppelte Energieversorgungseinheit 1 einschließlich der darin verbauten Steuer- und Überwachungseinrichtung 6, Energiespeichereinheit 1 a und Display 10 über das Befestigungsmittel 4, vorzugsweise Manschette oder Bügel am Handgelenk oder Unterarm der Führungshand fixiert wird. Dadurch kann das
chirurgische Instrument 2 leicht bauen und damit einfach manövriert werden, gleichzeitig ist die Energieversorgung sowie Steuerung des Instruments 2 gewährleistet und schließlich kann das Display 10 leicht abgelesen werden. Zu diesem Zweck hat die Energieversorgungseinheit 1 an dessen Oberseite (Oberseite des
Batterieaufnahmegehäuses 3) das Display 10 vorzugsweise in Form einer
Digitalanzeige (Touchscreen). In dem Display 10 ist ein Energiespeicher-Ladezustand, ein Ein-/Ausschalter für die Energiezufuhr und eine Einstellmöglichkeit, welche mit Plus bzw. Minus dargestellt ist, zum Regeln der zuzuführenden Leistung integriert.
Des Weiteren zeigt die Fig. 1 die Anbringung der Energieversorgungseinheit 1 an dem Unterarm des Bedieners durch das Befestigungsmittel 4. Das Befestigungsmittel 4 ist in diesem Fall vorzugsweise eine Manschette, welche weiter vorzugsweise wie eine Uhr oder mittels eines Klettverschlusses an dem Unterarm angelegt werden kann.
Ferner ist in Fig. 1 zu erkennen, dass das Kabel 7 von der
Energieversorgungseinheit 1 bis zu dem Motorensystem 5 des chirurgischen
Instruments 2 gerade so kurz ausgebildet ist, um die Energieversorgungseinheit 1 mit dem motorbetriebenen chirurgischen Instrument 2 elektrisch zu verbinden ohne den Bediener bei dessen Anwendung des chirurgischen Instruments 2 zu stören oder zu behindern. Schließlich ist in Fig. 1 ein optionaler Funkfußschalter 11 symbolisch dargestellt, der mit der Energieversorgungseinheit 1 in Funkkontakt steht, um so beispielsweise die Drehzahl des Motorensystems im chirurgischen Instrument 2 zu regulieren (alternativ oder zusätzlich zu den Bedienelementen im Handgriff 2a).
Abschließend sei noch darauf hingewiesen, dass das dargestellte
Ausführungsbeispiel zwar ein manuelles chirurgisches Instrument betrifft, jedoch das Handstück beispielsweise durch ein Montageinterface ersetzt/ergänzt (quasi als
Adapter) sein kann, welches dafür ausgebildet ist, mechanisch an einen Roboterarm montiert zu werden. In diesem Fall kann die Energieversorgungseinheit am Roboterarm temporär fixiert werden.
Bezugszeichenliste Energieversorgungseinheit (1a Energiespeicher) Instrument
Batterieaufnahmegehäuse
Halterung/Befestigungsm ittel
Motorensystem
Steuer- und Überwachungseinrichtung
Kabel
Kabelanschluss
Anwendungsteil
Display
Funkfußschalter