專利名稱：用于醫(yī)療技術設備的高度可控的無線操作裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種醫(yī)療技術設備的手動控制裝置，尤其涉及借助分開的無線通信操作單元的控制裝置。
背景技術：
醫(yī)療技術設備被理解為在醫(yī)學中用于診斷和治療的技術設備。醫(yī)療設備，例如電子醫(yī)療或核醫(yī)療設備、X射線或超聲波設備、醫(yī)學實驗技術設備等等，首先應用在外科學、強化治療、放射治療和救護業(yè)中。
為了操作靈活，醫(yī)療設備通常利用無線移動操作控制裝置來構造。作為傳輸方法，主要采用無線電技術、紅外技術或超聲技術。但是，使用無線操作控制裝置存在兩個難題。
一方面，通過干擾信號會干擾在操作單元和待控制的醫(yī)療設備之間的傳輸段，從而導致不可靠的控制。在無線電傳輸中的可能干擾信號通過發(fā)送裝置、消耗設備、相鄰的無線電控制裝置或閃電形成例如火花效應(Funkeinwirkung)。在IR傳輸中，干擾信號基本由調制的光源形成，例如相鄰的遙控器、放電管的閃光或雷電。超聲傳輸除其它之外對超聲診斷儀、凈化電解槽和相鄰的超聲遙控器的輻射很靈敏。
另一個問題在于，通過與網絡無關的能量存儲器，例如蓄電池或電池向分開的移動操作單元提供不可靠的能量。由于該能量存儲器的容量有限，因此經常導致移動操作單元的中斷。
這兩個問題都阻止了使用無線、移動操作單元來控制醫(yī)療技術設備，因為不能通過該單元保證所需的操作可靠性。因此在過去，無線移動操作單元只用于不重要的控制任務，例如圖像后處理功能。對于重要的操作功能，還是在移動操作單元和醫(yī)療技術設備之間采用電纜連接的、被屏蔽的傳輸段。為了將操作控制的靈活性和可靠性組合起來，當前在無線的和第二電纜連接的操作單元上與不重要的操作功能并行地提供了重要的操作功能。這相應導致了較高的成本并可能也導致故障操作，例如當未授權的人影響該第二操作單元時。

發(fā)明內容
因此，本發(fā)明要解決的技術問題是，為醫(yī)療技術設備提供一種移動、無線的操作裝置，其可以被低廉地實現，并在操作中提供較高的靈活性和可靠性。
根據本發(fā)明的設備包括至少一個操作裝置、一個控制裝置、一個信號裝置和一個控制臺。操作裝置用于手動觸發(fā)至少一個控制信號。控制裝置構造為將該控制信號轉換為醫(yī)療技術設備的至少一個功能。信號傳輸裝置用于將控制信號從至少一個操作裝置無線傳輸到醫(yī)療設備的控制裝置，其中該信號傳輸裝置包括至少一個與該操作裝置連接的第一傳輸裝置，和至少一個與該控制裝置連接的第二傳輸裝置。在醫(yī)療技術設備的控制臺上可以固定和再松開至少一個操作裝置，而無須使用輔助裝置。在控制臺和操作裝置之間，在固定狀態(tài)下在第一和第二傳輸裝置之間形成一個無干擾的傳輸段。
優(yōu)選的，將至少一個無干擾的傳輸段構造為被屏蔽的通道，從而可以使干擾信號無法進入到該傳輸段中。尤其是，所屏蔽的通道優(yōu)選由用于傳輸電磁空間波的波導形成，因為在此從外面排除了電磁或光學信號傳導的干擾。
為了使操作單元和控制臺之間的信號傳輸獨立于兩者之間的空間關系，控制臺具有一個轉換器，用于將傳導信號的空間波轉換為傳導信號的導線波(Leitungswelle)和/或反之。
優(yōu)選的，控制臺具有一個用于感應能量傳輸的天線，該天線向固定在控制臺上的操作單元供應電能，尤其是當位于該操作單元內的能量存儲器的容量耗盡時。優(yōu)選的，控制臺利用固定狀態(tài)的操作裝置構造一個用于感應為該操作裝置的供電而傳輸的電能的第二傳輸段，其保證在固定狀態(tài)下的操作裝置的能量供應。
特定于匹配狀態(tài)的位置設置，至少一個控制臺借助電纜與醫(yī)療技術設備連接。
優(yōu)選的，醫(yī)療技術設備可以具有傳輸檢查裝置，用于檢查至少一個控制臺的傳輸段。這種傳輸檢查裝置優(yōu)選這樣構成，即只要相應的操作裝置固定在控制臺上，傳輸檢查裝置就將基于電磁信號傳輸的控制臺的傳輸段轉換為光或電信號傳輸。此外，傳輸檢查裝置可以這樣構成，在將操作裝置固定在一個控制臺上時，斷開在其上沒有固定操作裝置的控制臺的傳輸段。
為了可以隨時將醫(yī)療設備恢復到可靠的運行狀態(tài)，操作裝置優(yōu)選配備有用于觸發(fā)緊急停止功能的裝置。此外，控制臺也合適地具有一個緊急停止裝置，該裝置構造為在干擾傳輸段和/或干擾操作裝置本身時觸發(fā)醫(yī)療技術設備的緊急停止功能。在此，該控制臺優(yōu)選這樣構成，即操作裝置在該控制臺上的固定以撤消(Deaktivierung)控制臺的緊急停止裝置為條件。


下面參考附圖，借助優(yōu)選實施方式解釋本發(fā)明，其中圖1示出根據本發(fā)明的醫(yī)療技術設備，圖2詳細示出根據圖1的設備的控制臺，圖3示出具有用于醫(yī)療技術設備的有線連接的可靠電路的電動機控制，和圖4示出用于本發(fā)明的無線操作裝置的可靠電路的一個例子。
具體實施例方式
在圖1中，示出根據本發(fā)明的醫(yī)療技術設備1的一個例子，下面簡稱為設備。該例子在示意圖中示出患者臺2，如在醫(yī)療診斷或治療設備中采用的一樣。患者臺由臺面2a和臺架2b組成。
在患者臺2上固定一個控制臺4，在該控制臺上可以固定一個操作裝置3。控制臺4可以固定地與醫(yī)療技術設備2的外殼連接，或者借助如圖1的點狀雙箭頭所示可平移地安裝在該外殼上。在兩種情況下，控制臺4這樣設置在設備2的外側，即該控制臺4對于使用者的使用來說不需特別的花費。可替換的或另外，可以與設備主體分離地設置一個控制臺4”。在這種情況下，與該設備的電連接用一根電纜實現，該電纜允許控制臺和設備的相對空間位置在由電纜長度預定的邊界內變化。
操作裝置3形成用戶輸入界面，借助它使用者可以通過影響諸如鍵盤、按鈕等操作元件來產生控制信號。然后，這樣產生的控制信號由設備的一個控制裝置轉換，使得設備的相應功能被啟動。
通常，在醫(yī)療技術設備中具有多個互相獨立的可控操作裝置3和3’。通常，分開設置構造為用于手控和腳控的操作裝置。為手控構造的操作裝置3大都比為腳控構造的操作裝置3’更詳細地實施，所述操作裝置大都只允許控制某些無需特別熟練的基本功能。
為了向醫(yī)療技術設備的用戶或使用者在操作設備時提供更大的靈活性，設備的操作裝置實施為分開的移動單元。控制信號的傳輸是無線進行的。移動操作裝置3和3’的能量供應優(yōu)選由可更換的、盡可能再充電的能量存儲器維持，如設置在各操作裝置內的電池、蓄電池或電容存儲器。
操作裝置3(或3’)與對應的控制臺4(或4’)之間的控制信號傳輸通過信號傳輸裝置進行，該信號傳輸裝置由兩個空間上分離的傳輸裝置組成。該傳輸裝置中的第一傳輸裝置與操作裝置3(3’)連接，并用于發(fā)送在該操作裝置上產生的控制信號。第二傳輸裝置在空間上設置在各對應控制臺的范圍內。該第二傳輸裝置接收來自第一傳輸裝置發(fā)送的控制信號，并將該信號傳遞到設備的控制裝置上。
操作裝置3(3’)可以無需輔助裝置、即在不使用工具的情況下固定在控制臺4(4’)上。為此，合適的是將控制臺4(4’)表面的一部分這樣構成，即這部分與操作裝置4(4’)表面的對應部分一起構造為卡鎖或夾鎖?？商鎿Q的，也可以借助簡單的閉鎖機構，或者借助磁的或編織的粘附鎖(例如膠鎖(Klettverschluss))實現可松開的連接。最簡單的情況就是設置電纜插座連接。
在圖2中示出了根據本發(fā)明的控制臺4。該控制臺具有接收系統41，用于從第一傳輸裝置接收控制信號。接收裝置41形成一個轉換器，用于將傳導信號的空間波轉換為一個傳導相應信號的導線波，該導線波將從操作裝置3發(fā)送的控制信號傳遞到電子或光電信號處理裝置中。因此，根據無線傳輸的類型，接收裝置構造為用于電磁輻射的天線、超聲轉化器、光耦合器或簡單地構造為用于將光信號引入一個光波導體的透鏡。如果在操作裝置3和控制臺4之間的傳輸段用于雙路通信，則轉換器41構造為發(fā)送和接收裝置，其另外還將導線波相應地轉換為空間波。
在操作裝置3上設置了發(fā)送或發(fā)送/接收裝置，使得該裝置在將操作裝置3固定到控制臺上時直接設置在轉換器41對面。在此，控制臺上的框架42從外面將轉換器41和操作裝置3之間的空間封裝起來。由此形成向外面屏蔽的通道，其保證了在操作裝置3和控制臺4之間無干擾的無線傳輸。
無干擾的傳輸段可以通過適當大小的框架42形成為用于電磁信號的波導管，該波導管可以很好地傳導所采用的傳輸頻率，并較強地衰減偏離該傳輸頻率的頻率。
在采用光傳輸、例如紅外傳輸時，框架42是光插接裝置的一部分，從而光波導體形成被屏蔽通道的傳輸段。
當存在不允許從遠距離可靠操作醫(yī)療技術設備1的干擾信號5或5’時，將操作裝置3固定在控制臺4上。在此，借助框架42實現了傳輸段6對外界影響的屏蔽，從而保證了無干擾的操作。
此外，接收或發(fā)送/接收裝置41可以與多種傳輸方法匹配。例如，該裝置可以具有用于電磁信號傳輸的天線，和用于光信號傳輸的光耦合器。在將操作單元3固定在操作臺上時，可以借助設備1的傳輸檢查裝置例如將電磁信號傳輸轉換為光信號傳輸。如果轉換器具有電觸點，則可替換地例如借助插塞接點連接將信號傳輸也轉換為電信號傳輸。
為了進一步提高操作裝置的可控性，控制臺4還優(yōu)選地設置有充電裝置43，用于在將操作裝置3固定在控制臺4期間對操作裝置3的能量存儲器進行充電。該能量傳輸優(yōu)選例如借助電磁感應來無接觸地進行，因為在此避免了由于例如彎曲、氧化或污染的觸點而產生的干擾。為此，在控制臺的一個平面上安裝用于感應能量傳輸的天線43。在另一個實施方式中，該能量傳輸通過由觸點產生的電連接而與感應傳輸并行或替換地進行。
如果在醫(yī)療技術設備上設置多個相互獨立的可控操作裝置，則干擾信號5或5’可能通過每個對應的傳輸電纜6、6’或6”觸發(fā)不期望的設備響應。因此，如果使用者在識別相應干擾時將其中一個操作裝置固定在一個控制臺上，則干擾信號5或5’還通過其它控制臺的接收裝置被接收，并在可能時導致臨界狀態(tài)。
為了防止這一點，可以這樣構造上面給出的醫(yī)療技術設備的傳輸檢查裝置，即在將操作裝置安裝在一個控制臺上時通過其它控制臺撤消傳輸段，直到在這些控制臺上分別安裝了對應的操作裝置為止。此外，傳輸通道的撤消也可以由使用者通過操作裝置的功能來進行。
多個醫(yī)療技術設備的可靠性原理體現在一個用于檢查對可靠性很重要的功能的固定連線的可靠電路上，這些功能例如是設備移動或輻射或沖擊波觸發(fā)。在該可靠電路中具有一個所謂的緊急停止開關，通過它向使用者提供了一種類似于在安全開關(Notaus-Schalter)中的可能性，即將臨界運行狀態(tài)下的設備又引導回可靠運行狀態(tài)。
圖3的方框圖100示出具有用于醫(yī)療技術設備的有線連接的可靠電路的電動機控制。電動機104的特定功能，例如用于移動患者臺，由設備上的操作元件105觸發(fā)。輸入裝置105一般實施為雙通道，以提高設備的運行可靠性。但是圖3中作為雙通道動接點的操作元件105只是用于示例性理解。一般設置多個操作元件，以檢查設備單元的多個可能功能。對此例如是電動機104的正向和反向轉動、速度或轉數等。
輸入裝置105的各狀態(tài)通過操作控制電路106進行數字轉換，并傳送到中央控制計算機107。由操作元件105的第二通道分流的信號與此并行地傳送到該控制計算機，作為監(jiān)控由第一通道傳導的信號。由控制計算機107處理的信號傳遞到電動機控制裝置108種，其輸出信號根據所觸發(fā)的功能激活該電動機。操作控制電路106、控制計算機107和電動機控制裝置108優(yōu)選實施為可編程的電子部件。
該可靠電路完成兩個任務。一方面檢查電動機104的各控制信號是否實際通過操作元件105的相應控制進行。在所示的例子中，這是利用雙通道的輸入裝置105完成的。只有當第二通道的狀態(tài)與第一通道的狀態(tài)處于正確關系時，控制信號才由電動機控制裝置108傳遞到電動機104。在另一種情況下，在圖3中示出的UND門(與門)阻止向電動機傳送控制信號。此外，如已提到的，借助第二通道在控制計算機上進行另一個控制。
可靠電路的第二個任務是提供用于將設備手動恢復到可靠運行狀態(tài)下的安全功能。為此設置一個預選構造為開啟裝置的緊急停止開關101，其將傳導控制電位的接線柱102與UND門103連接。緊急停止開關的操作中斷了這種連接，由此UND門阻止將電動機控制裝置108的輸出信號傳遞到電動機104。
緊急停止開關101通常設置在與操作控制臺直接相鄰的地方，從而例如在非受控的設備移動時可以立即和無延遲地進行干預。而如果借助遙控器控制醫(yī)療技術設備，則操作人員必須在可以操縱緊急開關之前使設備運行起來。
因此，在本發(fā)明的一個無線可遠程操作設備的優(yōu)選實施例中，在操作裝置3上設置一個操作元件，對它的操作觸發(fā)用于緊急功能的控制信號。為了確保提供相應遠程觸發(fā)緊急停止功能，定期檢查其可控性。這可以通過一種事故自動剎車信號(TDten-Mann-Signal)實現，該信號在特定的時間間隔內由在對應的控制臺4(4’)上的操作裝置3(3’)重復發(fā)送。
通過由控制臺的傳輸裝置定期向在可控緊急停止功能中將一個操作信號作為響應回發(fā)到該傳輸裝置的控制臺的傳輸裝置發(fā)送要求信號，實現了更高的運行可靠性。為此，控制臺4(4’)和操作裝置3(3’)之間的傳輸段合適地構造為雙向，即，既是控制臺的傳輸裝置、又是操作裝置的傳輸裝置的傳輸裝置實施為組合的發(fā)送和接收單元。
通過在未操作緊急操作元件時確保一種可清楚識別的電氣或電子狀態(tài)，該狀態(tài)在操作和可能的故障功能時會發(fā)生改變，可以簡單地檢查緊急停止功能的可靠性。緊急停止功能在最簡單的情況下實施為一個具有構造為開啟裝置的操作元件的閉合電路。該提供通過檢查電流或電路中的電位傳遞來測試。開啟裝置的操作中斷該電路，并觸發(fā)緊急停止功能。
如果操作裝置3(3’)的能量供應耗盡，則不會再有或只有很少的電流。相反，可檢測的電位改變，由此給出表示緊急停止功能不可控的物理狀態(tài)。在傳輸裝置可能還在起作用時，主動地示出控制臺的該非可控性。
為了避免對患者和/或操作人員造成損害，必須保證隨時將醫(yī)療技術設備返回到可靠運行狀態(tài)。但是，無線控制的操作裝置3或3’的不能起作用的緊急停止功能在危險情況下導致緊急停止動作的不能接受的延遲。因此，控制臺象對待已觸發(fā)的緊急停止功能那樣對待操作裝置3或3’的緊急停止功能的非可控性，從而確保了不會提供不起作用的緊急停止觸發(fā)器，它會在危險情況下延長操作人員的反應時間。
根據上面的描述，這樣觸發(fā)的緊急停止合適地在將操作裝置3(3’)固定在控制臺上時中止，因為在遙控器上的緊急停止功能實際上是激活的。操作裝置3上的文字提示可以包含對操作人員的相應要求，即在設備的操作臺4上固定遙控器3。
在圖4中，示出用于本發(fā)明的無線操作裝置3的可靠電路200的一個例子，該操作裝置3具有相應設置的緊急停止功能。在粗的虛線201下面的區(qū)域中示出正常狀態(tài)，即可以遠程操作醫(yī)療技術設備，因為在遙控器3和傳輸段6上都不會出現干擾。
如上所述，在干擾情況下將操作裝置3與控制臺4連接。由此，建立了在這兩者之間的可靠連接，其橋接控制臺的安全電路202，并向控制臺發(fā)送在遙控器3上現有的緊急停止功能。
在圖4中，示出操作元件3和控制臺4之間的電耦合。操作裝置3的緊急停止開關203在連接遙控器3和控制臺4時與控制臺的安全電路202并聯。如果在操作裝置3上不操作安全開關203，則控制臺的緊急停止電路通過該開關203閉合，而醫(yī)療技術設備又返回正常的運行狀態(tài)。如對于電動機開關105’示出的那樣，借助控制臺4的操作元件的檢查也相應地由遙控器3代替。
根據本發(fā)明，通過將可簡單產生、屏蔽干擾影響的傳輸通道與無接觸的能量傳輸組合，用很少的技術花費實現了用于醫(yī)療技術設備的無線移動操作裝置的高度可控性。此外，根據本發(fā)明，將緊急停止功能集成在移動操作裝置中保證了，即使在傳輸段或操作裝置上出現干擾時操作人員在危險狀況下也能有較短的反應時間。
權利要求
1.一種醫(yī)療技術設備，具有-至少一個操作裝置(3，3’)，用于由使用者觸發(fā)至少一個控制信號，-一個控制裝置，用于將該控制信號轉換為所述醫(yī)療技術設備(1)的至少一個功能，以及-一個信號傳輸裝置，用于將控制信號從所述至少一個操作裝置(3，3’)無線傳輸到所述醫(yī)療技術設備(1)的控制裝置，其中該信號傳輸裝置包括至少一個與該操作裝置(3，3’)連接的第一傳輸裝置，和至少一個與該控制裝置連接的第二傳輸裝置(41)，其特征在于，所述醫(yī)療技術設備(1)還具有至少一個控制臺(4，4’，4”)，用于無輔助裝置和可松開地固定所述操作裝置(3，3’)，該控制臺和所述固定狀態(tài)下的操作裝置(3，3’)一起在第一和第二傳輸裝置之間形成至少一個無干擾的傳輸段(6，6’，6”)。
2.根據權利要求1所述的醫(yī)療技術設備，其特征在于，將所述至少一個無干擾的傳輸段(6，6’，6”)構造為被屏蔽的通道。
3.根據權利要求2所述的醫(yī)療技術設備，其特征在于，所述被屏蔽的通道由用于傳輸電磁空間波的波導構成。
4.根據權利要求2所述的醫(yī)療技術設備，其特征在于，所述被屏蔽的通道由光波導體構成。
5.根據權利要求1至4中任一項所述的醫(yī)療技術設備，其特征在于，所述控制臺(4，4’，4”)具有一個轉換器(41)，用于將傳導信號的空間波轉換為傳導信號的導線波和/或反之。
6.根據權利要求1至5中任一項所述的醫(yī)療技術設備，其特征在于，所述控制臺(4，4’，4”)具有一個用于感應能量傳輸的天線(43)。
7.根據權利要求6所述的醫(yī)療技術設備，其特征在于，所述控制臺(4，4’，4”)利用固定狀態(tài)中的操作裝置(3，3’)構造一個第二傳輸段，用于為該操作裝置的供電而感應傳輸電能。
8.根據權利要求1至7中任一項所述的醫(yī)療技術設備，其特征在于，至少一個控制臺(4，4’，4”)借助電纜與所述醫(yī)療技術設備連接。
9.根據權利要求1至8中任一項所述的醫(yī)療技術設備，其特征在于，具有一個傳輸檢查裝置，用于檢查至少一個控制臺(4，4’，4”)的傳輸段(6，6’，6”)。
10.根據權利要求9所述的醫(yī)療技術設備，其特征在于，只要相應的操作裝置(3，3’)固定在所述控制臺(4，4’，4”)上，所述傳輸檢查裝置就將基于電磁信號傳輸的控制臺(4，4’，4”)的傳輸段(6，6’，6”)轉換為光或電信號傳輸。
11.根據權利要求9或10所述的醫(yī)療技術設備，其特征在于，在將一個操作裝置(3，3’)固定在一個控制臺(4，4’，4”)上時，斷開在其上沒有固定操作裝置(3，3’)的控制臺(4，4’，4”)的傳輸段(6，6’，6”)。
12.根據權利要求1至11中任一項所述的醫(yī)療技術設備，其特征在于，所述操作裝置(3，3’)具有一個用于觸發(fā)緊急停止功能的裝置(203)。
13.根據權利要求12所述的醫(yī)療技術設備，其特征在于，所述控制臺(4，4’，4”)具有一個緊急停止裝置，該裝置構造為在干擾傳輸段(6，6’，6”)和/或干擾操作裝置(3，3’)時觸發(fā)醫(yī)療技術設備的緊急停止功能。
14.根據權利要求13所述的醫(yī)療技術設備，其特征在于，所述操作裝置(3，3’)在控制臺(4，4’，4”)上的固定以撤消控制臺的所述緊急停止裝置為條件。
全文摘要
在本發(fā)明的醫(yī)療技術設備中，操作裝置(3，3’)用于手動觸發(fā)至少一個控制信號?？刂蒲b置將控制信號轉換為設備的至少一個功能。信號傳輸裝置用于將控制信號從至少一個操作裝置(3，3’)無線傳輸到醫(yī)療技術設備的控制裝置，其中該信號傳輸裝置包括至少一個與該操作裝置(3，3’)連接的第一傳輸裝置，和至少一個與該控制裝置連接的第二傳輸裝置。在醫(yī)療技術設備的控制臺(4，4’，4”)上可固定和再松開至少一個無需采用輔助裝置的操作裝置(3，3’)。在控制臺(4，4’，4”)和操作裝置(3，3’)之間，在固定狀態(tài)下在第一和第二傳輸裝置之間形成無干擾的傳輸段。此外還具有無接觸的能量傳輸。
文檔編號H04B15/02GK1573833SQ20041004959
公開日2005年2月2日 申請日期2004年6月17日 優(yōu)先權日2003年6月17日
發(fā)明者羅伯特·卡格邁耶, 邁克爾·克勞斯, 多納爾·梅德拉, 迪特馬·西爾克 申請人:西門子公司