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Die Erfindung betrifft eine medizintechnische Vorrichtung mit einer optischen Betrachtungseinheit, insbesondere enthaltend ein Operations-Mikroskop, und mit einem drahtlosen Fussschaltgerät mit einem oder mehreren Schaltern zur Generierung von Steuerbefehlen zwecks Ausübung bestimmter Funktionen an der optischen Betrachtungseinheit, wobei die optische Betrachtungseinheit und das Fussschaltgerät Mittel zum Übertragen von Datensignalen vom Fussschaltgerät zur optischen Betrachtungseinheit mittels Funktechnologie aufweisen. Ferner betrifft die Erfindung ein Fussschaltgerät einer erfindungsgemässen medizintechnischen Vorrichtung sowie ein Verfahren zur drahtlosen Datenübertragung an einer medizintechnischen Vorrichtung gemäss Erfindung.
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Operations-Mikroskope werden im Operationssaal bei Operationen am menschlichen oder tierischen Organismus eingesetzt, um z. B. das Operationsfeld beim Patienten für das menschliche Auge vergrössert und stereoskopisch darzustellen. Das Operations-Mikroskop kommt vor allem in der Neuro- und Augenchirurgie zum Einsatz, also insbesondere dort, wo an sehr feinen Strukturen eines Organismus wie an Blutgefässen, im Bereich des Rückenmarks, Auge oder am Gehirn operiert werden soll.
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Kabellose Fussschaltgeräte zur Bedienung von Geräten in der Medizintechnik, insbesondere in der Operationstechnik, welche im eigentlichen Sinne Stellgeräte darstellen, haben wesentliche Vorteile gegenüber verkabelten Fussschaltern. Zum einen sind Kabel gefährliche Stolperfallen, welche vor allem in einem Operationsraum unerwünscht sind. Im Weiteren sind herkömmliche Kabel einem erhöhten Verschleiss ausgesetzt, da diese durch Geräte, welche über die Kabel gerollt bzw. geschoben werden, stark beansprucht werden. Dies mit der Folge, dass die Kabel regelmässig durch entsprechend geschultes Service-Personal ausgewechselt werden müssen, was einen erheblichen Unterhaltsaufwand darstellt. Kabel mit einer besonders verschleissfesten Ummantelung wiederum kosten viel und verteuern das Gerät. Ferner verschmutzen die Kabel sehr leicht und lassen sich nur schlecht reinigen, womit sie den hohen Hygiene-Anforderungen in der Medizintechnik häufig nicht genügen. Ferner sind Kabel auch bei der Positionierung der Fussschalter hinderlich. Eine freie Positionierung des Fussschalters ist daher nur beschränkt möglich und mit Umständen, wie einer Neuverlegung des Kabels, verbunden.
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So sind mittlerweile Fussschalter mit kabelloser Signalübertragung bekannt, welche z. B. Infrarot- oder Funktechnik zur Übermittlung von Signalen einsetzen. Die Infrarot-Technologie ist jedoch auf diesem Gebiet der Signalübertragung aufgrund ihrer beschränkten Übertragungskapazität und der eingeschränkten Reichweite, gegenüber der Funktechnologie unterlegen.
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So beschreibt z. B. die
EP-A-2 033 591 einen kabellosen Fussschalter, bei welchem Die Signalübermittlung mittels Bluetooth-Funktechnologie geschieht. Die
US-B-7 428 439 beschreibt dahingegen einen kabellosen Fussschalter, bei welchem die Informationsübertragung mittels Infrarotstrahlung geschieht. Die Stromversorgung erfolgt hier über eine Stromquelle, mittels welcher eine Kondensatorbatterie gespiesen wird, über welche wiederum eine Signalerzeugungseinheit mit elektrischer Energie versorgt wird.
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Ein Nachteil der kabellosen Fussschalter liegt darin, dass diese mit einer autarken Energieversorgung ausgerüstet sein müssen, welche meistens in Form einer Batterie-Speisung gewährleistet wird. Dazu werden entweder austauschbare, nicht wiederaufladbare Primärbatterien oder wiederaufladbare Sekundärbatterien (Akkumulatoren) eingesetzt, nachfolgend allgemein ”Batterien” genannt. In beiden Fällen ist die Energiereserve jedoch beschränkt und die Batterien müssen periodisch ausgewechselt bzw. wieder aufgeladen werden.
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Bei herkömmlichen kabellosen Fussschaltern reicht die Energiereserve der Batterien von ein paar wenigen Stunden bis maximal ein paar wenigen Tage. Will man vermeiden, dass das Steuergerät während eines Einsatzes, z. B. während einer Operation ausfällt, so muss das Bedienpersonal den Ladestand der Batterien permanent überwachen. Diese Situation ist vor allem für Anwendungen im Operationsbereich unbefriedigend.
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Die verhältnismässig kurze Lebensdauer der Batterien, bzw. der relativ hohe Stromverbrauch herkömmlicher, drahtloser Fussschalter hat verschiedene Gründe. So führt beispielsweise die Verwendung der Bluetooth-Technologie dazu, dass zwischen dem Fussschalter und dem Bedienungsgerät eine permanente Funkverbindung innerhalb eines bestimmten Frequenzbandes hergestellt wird, wobei sich Bluetooth dem Frequenzsprungverfahren bedient (Frequency Hopping), bei dem das Frequenzband in verschiedene Frequenzstufen in einem gewissen Abstand eingeteilt wird, welche mehrmals pro Sekunde gewechselt werden. Die vorgenannten Eigenschaften der Bluetooth-Technologie haben durchaus ihre Vorteile, verursachen jedoch im konkreten Fall einen verhältnismässig hohen Energieverbrauch der Komponenten. Ein häufiger Batteriewechsel bzw. ein häufiges Aufladen des Akkumulators sind die Folge.
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Es ist daher die Aufgabe vorliegender Erfindung, eine medizintechnische Vorrichtung mit einem kabellosen Fussschaltgerät und einer optischen Betrachtungseinheit sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Vorrichtung vorzuschlagen, welcher für einen äusserst niedrigen Energieverbrauch ausgelegt ist, so dass sich die Lebensdauer der Batterien gegenüber herkömmlichen Fussschaltern um ein Vielfaches erhöht. Unter ”Lebensdauer” soll hier der Zeitraum vom erstmaligen Einsatz der Batterie bis zum Zeitpunkt, wenn diese erschöpft ist und der Austausch derselbigen notwendig wird, verstanden werden.
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Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Mittel einen im Fussschaltgerät angeordneten Steuerprozessor und eine Sendeeinheit sowie eine in der optischen Betrachtungseinheit angeordnete Empfangseinheit zur drahtlosen, undirektionalen Übermittlung von Datensignalen vom Fussschaltgerät zur optischen Betrachtungseinheit umfassen, und Mittel zur Überführung des Steuerprozessors nach Abschluss einer Datenübertragung von einem Betriebsmodus in einen Bereitschaftsmodus (Stand by) und Mittel zur Überführung des Steuerprozessors bei Betätigung eines Schalters am Fussschaltgerät zwecks Übermittlung eines Steuerbefehls von einem Bereitschaftsmodus in den Betriebsmodus vorgesehen sind.
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Die Sende- und Empfangseinheit enthalten bevorzugt Mittel zur Signalübermittelung auf einer vor Inbetriebnahme festgelegten Funkfrequenz. D. h. der Sende- und Empfangseinheit wird vor Inbetriebnahme der Vorrichtung eine fest definierte Funkfrequenz zugeordnet, auf welcher die unidirektionale Datenübertragung während der Betriebsphase der Vorrichtung erfolgt. So kann die Vorrichtung z. B. bereits ab Werk auf eine bestimmte Übertragungsfrequenz eingestellt bzw. festgelegt sein. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Vorrichtung nach Auslieferung auf eine bestimmte Frequenz eingestellt bzw. die Frequenz nachträglich geändert werden kann. Auf diese Weise wird erreicht, dass lediglich eine Kommunikation zwischen einer vorbestimmten Paarung eines Fussschaltgeräts und einer Betrachtungseinheit möglich ist. Weitere drahtlos kommunizierende Geräte sind ausgeschlossen und können daher auch nicht die Kommunikation zwischen Fussschaltgerät und Betrachtungseinheit stören.
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Es kann auch vorgesehen sein, dass das Gerät eine definierte Anzahl Frequenzen zur Verfügung stellt, welche wahlweise verwendet werden können, je nachdem, ob allenfalls bereits andere Geräte im selben Raum bestimmte Frequenzen belegen. Es ist jedoch eine wesentliche Eigenschaft vorliegender Erfindung, dass während der Betriebsphase des Geräts die Datenübermittlung über eine voreingestellte Frequenz stattfindet. D. h., während des Betriebes der Vorrichtung findet kein Frequenzwechsel statt, insbesondere findet kein so genanntes ”Frequenz-Hopping” statt, wie dies z. B. bei der Bluetooth-Technologie der Fall ist.
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Ferner ist auch vorgesehen, dass die Funkverbindung zwischen Fussschaltgerät und Betrachtungseinheit vor Inbetriebnahme, z. B. bereits im Werk, initialisiert wird. D. h., die Funkverbindung zwischen Fussschaltgerät und Betrachtungseinheit wird einmalig initialisiert, wobei die Geräte sich gegenseitig identifizieren und eine dauerhafte Paarung bilden. Während der Betriebsphase ist keine erneute Bekanntmachung der Geräte notwendig, auch wenn die Funkverbindung jeweils temporär unterbrochen wird. Im Gegensatz zur Bluetooth-Technologie brauchen sich die Geräte bei einem erneuten Verbindungsaufbau nämlich nicht von neuem bekanntzumachen. Eine Kommunikation kann im Übrigen nur zwischen den beiden Geräten, welche die genannte Paarung bilden, stattfinden.
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In einer besonderen Ausführung der Erfindung wird die oben beschrieben Paarung zwischen dem Fussschaltgerät und einer Empfangseinheit gebildet, wobei die Empfangseinheit als separates Modul, z. B. als Steckmodul, ausgebildet ist, welches an die Steuerungseinrichtung einer Betrachtungseinheit anschliessbar ist. Wird nun ein Austausch des Funkschaltgeräts, z. B. zu Unterhaltszwecken, notwendig, so müssen sowohl das Fussschaltgerät als auch die dazugehörige Empfangseinheit an der Betrachtungseinheit gegen eine neue Paarung von Fussschaltgerät und Empfangseinheit ausgetauscht werden. Zu diesem Zwecke muss jedoch nach Entfernen der bisherigen Empfangseinheit lediglich die zum neuen Fussschaltgerät gehörende neue Empfangseinheit an die Steuereinrichtung der Betrachtungseinheit angeschlossen werden.
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Die Funkübertragung zwischen Fussschaltgerät und der optischen Betrachtungseinheit beruht bevorzugt auf dem ZigBee Funknetz-Standard. Das Fussschaltgerät und die optische Betrachtungseinheit sind mit entsprechenden Mitteln, insbesondere elektronischen Komponenten und Datenverarbeitungsprogrammen, z. B. Betriebssystem, Anwendungsprogramme, zur Umsetzung der ZigBee-Funktechnologie ausgerüstet.
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ZigBee ist ein offener Funknetz-Standard im Kurzstreckenfunk. ZigBee stellt einen Protokollstapel (Stack) dar, welcher nach dem so genannten OSI-Modell auf den in der Norm (Standard) IEEE 802.15.4 spezifizierten OSI-Subschichten PHY und MAC aufsetzt. Der Protokollstapel stellt dabei die in der Datenübertragung konzeptuelle Architektur von Netzprotokollen dar. Das OSI-Schichtenmodell (Open Systems Interconnection Reference Model) ist dabei ein spezifisches Schichtenmodell der Internationalen Organisation für Normung (ISO), welches als Designgrundlage von Kommunikationsprotokollen wie ZigBee entwickelt wurde. Der besagte Standard IEEE 802.15.4 beschreibt ein Übertragungsprotokoll und definiert die untersten beiden Schichten des OSI-Modells, den so genanten Bitübertragungs-(PHY-) und den ”Media Access Control”-(MAC)-Layer. Die höheren Protokollebenen zur Anwendungsschnittstelle sind durch den ZigBee Standard festgelegt.
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ZigBee wurde wie andere Funk-Standards (z. B. Bluetooth) für den Kurzstreckenfunk entwickelt. Sie ermöglichen es, Geräte auf Kurzstrecken von z. B. 1 bis 50 Meter drahtlos miteinander zu verbinden. Für die Frequenzübermittlung werden zweckmässig die Frequenzen im so genannten ISM-Band (Industrial, Scientific and Medical Band) genutzt. Das ISM-Band wurde durch die Internationale Fernmeldeunion, Sektor Radiokommunikation (ITU-R) festgelegt und ist im Stand der Technik entsprechend ausführlich dokumentiert. Innerhalb des ISM-Bandes sind spezifische Frequenzbereich bestimmten Anwendungen zugeordnet. Für Kurzstreckenfunk-Anwendungen ist für medizintechnische und industrielle Anwendungen beispielsweise der Frequenzbereich zwischen 2,402 GHz und 2,480 GHz vorgesehen. Dies gilt auch für den ZigBee Funk-Standard. Die Zuordnung solcher Frequenzbereiche ist jedoch rein administrativ und nicht unbedingt technisch bedingt. Entsprechend können fallweise auch andere Frequenzbereiche für Kursstreckenfunk, insbesondere aus dem ISM-Band, in Frage kommen.
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Neben der ZigBee-Technologie werden im Fussschaltgerät auch entsprechend geeignete, stromsparende elektronische Komponenten sowie ein optimiertes Energiemanagement hinsichtlich dem Einsatz und der Verwaltung dieser elektronischen Komponenten eingesetzt. Das optimierte Energiemanagement wird mittels eines, auf diese Aufgabe ausgerichteten Datenverarbeitungsprogrammes ausgeführt. Die auf erfindungsgemässe Weise aufgebauten Fussschaltgeräte haben daher einen stark reduzierten Stromverbrauch, dank welchem die Einsatzdauer der eingesetzten Batterien bis gegen 3 Jahre dauern kann.
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Das Fussschaltgerät weist zweckmässig einen oder mehrere Schalter zur Generierung von Steuerbefehlen auf. Die Schalter werden dabei mit dem Fuss betätigt. Wird ein solcher Schalter mit der Absicht, einen Steuerbefehl an die optische Betrachtungseinheit zu senden, betätigt so generiert der Steuerprozessor zweckmässig einen abgeschlossenen Datenstrom aus einer Mehrzahl von Datensignalen. Die Datensignale werden als Funksignale dem Empfänger übermittelt. Der Datenstrom umfasst beispielsweise Datensignale zur Geräteerkennung bzw. Geräteadressierung sowie Datensignale, welche den eigentlichen Steuerbefehl bzw. eine Abfolge von Teilbefehlen, welche als Ganzes den Steuerbefehl ergeben, beinhalten. Ferner kann vorgesehen sein, dass ein Datenstrom eine Mehrfache, z. B. dreifache, Wiederholung einer unmittelbaren Abfolge von Datensignalen beinhalten, welche bezweckt, dass der Steuerbefehl mehrmals unmittelbar hintereinander an die optische Betrachtungseinheit übermittelt wird. Auf diese Weise wird die Übertragungssicherheit erhöht, da gegenüber einer einmaligen Übermittlung des Steuerbefehls die Wahrscheinlichkeit erhöht wird, dass bei einer mehrmaligen Übermittlung wenigsten eine Übermittlung fehlerfrei ist. Die Daten können aus sicherheitstechnischen Gründen überdies verschlüsselt übermittelt werden. Entsprechend sind auch Mittel vorgesehen zum Verschlüsseln der Daten (Fussschaltgerät) und Entschlüsseln der Daten (Betrachtungseinheit).
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Im Fussschaltgerät können ferner Mittel vorgesehen sein, welche dazu ausgelegt sind, beim Versenden eines Datenstromes den Zeitpunkt des Versendens des letzten Datensignals des Datenstromes oder den Zeitpunkt des Auslösen des Steuerbefehls durch Betätigung eines Schalters zu erfassen und auf Basis dieser Information im Anschluss an die Datenübermittlung den Steuerprozessor in einen stromsparenden Bereitschaftsmodus zu versetzen. Der Bereitschaftsmodus wird auch Ruhe- oder Schlafmodus genannt, und zeichnet sich dadurch aus, dass der Steuerprozessor in einen Zustand versetzt wird, bei dem große Teile abgeschaltet sind, so dass gegenüber dem Betriebsmodus, wo alle oder zumindest mehr Systemkomponenten aktiv sind und mit Strom versorgt werden, elektrische Energie gespart wird. Bei der Reaktivierung der stillgelegten Systemkomponenten, d. h. beim Wechsel vom Bereitschafts- in den Betriebsmodus, ist ein sofortiges Weiterarbeiten möglich. Der Bereitschaftsmodus kann sich z. B. konkret dadurch auszeichnen, dass die aktuelle Systemkonfiguration in einen Arbeitsspeicher geladen wird, während die meisten anderen Systemkomponenten abgeschaltet werden, d. h. (nur) der Arbeitsspeicher wird weiterhin mit Strom versorgt. Die Schaltungen im Steuerprozessor sind bevorzugt so aufgebaut, dass möglichst viele der Komponenten des Steuerprozessors im Bereitschaftsmodus stillgelegt und im Betriebsmodus schnell wieder aktiviert werden können.
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Ferner sind auch Mittel vorgesehen sind, welche dazu ausgelegt sind, den Zeitpunkt der Betätigung eines Schalters am Fussschaltgerät, d. h. den Zeitpunkt der Auslösung eines Steuerbefehls durch die Bedienung eines Schalters, zu erfassen, um den Steuerprozessor umgehend von einem Bereitschaftsmodus in einen Betriebsmodus zu versetzen.
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Gegenstand vorliegender Erfindung soll auch ein kabelloses Fussschaltgerät einer erfindungsgemässen medizintechnischen Vorrichtung sein. Wie bereits erwähnt umfasst das Fussschaltgerät einen Steuerprozessor und eine Sendeeinheit zur drahtlosen, undirektionalen Übermittlung von Datensignalen enthält. Das Fussschaltgerät enthält ferner Mittel zur Überführung des Steuerprozessors nach der Aussenden der Datensignale von einem Betriebsmodus in einen Bereitschaftsmodus sowie Mittel zur Überführung des Steuerprozessors zwecks Aufnahme einer Datenübertragung von einem Bereitschaftsmodus in den Betriebsmodus. Das Fussschaltgerät ist hierbei bevorzugt mit dem ZigBee-Funkstandard und den dazugehörigen Mitteln ausgerüstet. Das Fussschaltgerät enthält insbesondere entsprechende elektronische Komponenten sowie jeweils ein Datenverarbeitungsprogramm zur Anwendung des ZigBee-Funkstandards sowie für ein optimiertes Energiemanagement.
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Das Fussschaltgerät enthält wie ebenfalls bereits erwähnt einen oder mehrere Schalter zur Generierung von Steuerbefehlen. Bei Betätigung eines Schalters zwecks Aussenden eines Steuerbefehls ist dabei ein Datenstrom aus einer Mehrzahl von Datensignalen durch den Steuerprozessor generierbar.
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Im Weiteren ist auch ein Verfahren zur drahtlosen Ansteuerung einer optischen Betrachtungseinheit mittels eines Fussschaltgeräts gemäss der erfindungsgemässen medizintechnischen Vorrichtung vorgesehen. Die Datenübertragung zwischen dem Fussschaltgerät und der optischen Betrachtungseinheit ist unidirektional, wobei die Datensignale vom Fussschaltgerät an die optischen Betrachtungseinheit übermittelt werden. Der Steuerprozessor wird nach Abschluss der Datenübertragung jeweils von einem Betriebsmodus in einen stromsparenden Bereitschaftsmodus überführt. Ferner wird der Steuerprozessor zur Aufnahme einer Datenübertragung jeweils von einem Bereitschaftsmodus wieder in den Betriebsmodus versetzt.
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Wie bereits erläutert, weist das Fussschaltgerät bevorzugt einen oder mehrere Schalter auf, wobei der Steuerprozessor durch die Betätigung eines Schalters (z. B. zwecks Aussenden eines Steuerbefehls) einen abgeschlossenen Datenstrom aus einer Mehrzahl von Datensignalen generiert. Nach Versenden des letzten Datensignals dieses Datenstromes wird der Steuerprozessor in den Bereitschaftsmodus versetzt.
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Ferner wird der Steuerprozessor bei Betätigung eines Schalters (z. B. zwecks Aussenden eines Steuerbefehls) umgehend von einem Bereitschaftsmodus in einen Betriebsmodus überführt, so dass dieser einen den Steuerbefehl beinhaltenden Datenstrom zur Übermittlung an die optische Betrachtungseinheit generieren kann.
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Die Funkverbindung zwischen dem Fussschaltgerät und der optischen Betrachtungseinheit wird bevorzugt nur im Zeitraum während der Datenübertragung aufrechterhalten. Die Funkverbindung wird insbesondere unmittelbar nach Abschluss der Datenübermittlung bzw. bei oder nach der Überführung des Steuerprozessors in den Bereitschaftsmodus unterbrochen. Bei erneuter Aufnahme der Datenübertragung, z. B. wenn ein neuer Steuerbefehl durch Betätigen des Fussschaltgerätes ausgelöst wird und insbesondere bei der Überführung des Steuerprozessors in den Betriebsmodus wird die Funkverbindung wieder aufgenommen. Im Fussschaltgerät sind entsprechende Mittel zur Unterbrechung und Wiederaufnahme der Funkverbindung vorgesehen.
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Die Funkverbindung wird also bevorzugt nur während des Betriebsmodus des Steuerprozessors aufrechterhalten. Dies bedeutet auch, dass die Funkverbindung nur über eine kurze Zeit, nämlich bei Betätigung eines Schalters zwecks Übermittlung des Steuerbefehls aufgebaut und nach Abschluss der Übermittlung wieder abgebrochen wird. In der Zeit zwischen zwei Steuerbefehlen wird also in der Regel keine Funkverbindung aufrechterhalten.
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Die Generierung und Übermittlung eines den Steuerbefehl beinhaltenden Datenstromes durch den Steuerprozessor bzw. die Sendeeinheit, welches dem Zeitraum vom Auslösen des Steuerbefehls durch den Schalter bis zum Absetzen des Steuerbefehls in Form von Funksignalen (= Datensignalen) entspricht (Übermittlung des letzten Funksignals), dauert beispielsweise rund 150 ms (Millisekunden). In der Regel dauert dieser Prozess also nicht länger als 200 bis 300 ms.
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Das Verfahren kann nun vorsehen, dass der Steuerprozessor bei Auslösen eines Schaltbefehls durch einen Schalter am Fussschaltgerät unmittelbar aus dem Bereitschaftsmodus in den Betriebsmodus versetzt wird. Ferner kann das Verfahren vorsehen, dass der Steuerprozessor nach Ablauf einer definierten Zeit nach Auslösen eines Steuerbefehls durch einen Schalter am Fussschaltgerät wieder in den Bereitschaftsmodus zurückversetzt wird. Der besagte Zeitraum ab Auslösen des Steuerbefehls bis zur Überführung des Steuerprozessors in den Bereitschaftsmodus ist zweckmässig grösser als der Zeitraum, welcher vom Auslösen des Steuerbefehls durch den Schalter bis zum Aussenden des Steuerbefehls in Form von Datensignalen durch die Sendeeinheit an die optische Betrachtungseinheit benötigt wird. Der Steuerprozessor wird bevorzugt nach 1 Sekunde oder weniger, z. B. nach 200 bis 1000 ms, insbesondere nach 500 bis 700 ms, und vorteilhaft nach rund 600 ms nach Auslösung des Steuerbefehls durch einen Schalter wieder in den Bereitschaftsmodus versetzt. Je grösser der besagte Zeitraum zwischen dem Auslösen des Steuerbefehls und der Aktivierung des Bereitschaftsmodus festgelegt wird, desto mehr Zeitreserve verbleibt, welche sicherstellt, dass der Datenstrom auch tatsächlich komplett übermittelt wurde und nicht durch die Aktivierung des Bereitschaftsmodus unterbrochen wird. Andererseits hat ein zu langer Zeitraum einen erheblich höheren Energieverbrauch zur Folge, was wiederum auch vermieden werden sollte.
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Das Verfahren kann auch vorsehen, dass der Zeitpunkt erfasst wird, zu welchem das letzte Datensignal zu einem Steuerbefehl durch die Sendeeinheit abgesetzt wurde. Ausgehend von diesem bestimmten Zeitpunkt wird eine Zeitspanne dazu gerechnet nach deren Ablauf der Steuerprozessor in den Bereitschaftsmodus versetzt wird. Diese Zeitspanne entspricht ebenfalls einer Sicherheitsmarge, welche sicherstellen soll, dass das Absetzen der Datensignale und die dazugehörige Verarbeitungsschritte vollständig abgeschlossen sind. Die Zeitspanne beträgt ebenfalls bevorzugt weniger als eine Sekunde, vorzugsweise weniger als 500 ms. Sie kann z. B. 50 bis 500 ms, insbesondere 100 bis 400 ms betragen.
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Auf diese Weise wird der Energieverbrauch der elektronischen Komponenten im Bereitschaftsmodus auf ein Minimum abgesenkt, welcher ein Vielfaches tiefer ist als der Energieverbrauch im Betriebsmodus. Der Energieverbrauch der elektronischen Komponenten kann sogar tiefer sein als der Selbstentladungsverbrauch der eingesetzten Batterien.
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Als Batterien kommen beispielsweise handelsübliche Batterien wie Lithium-Batterien in Frage. Primärbatterien werden wegen deren langen Einsatzdauer den Akkumulatoren vorgezogen. Da ferner das Fussschaltgerät wasserdicht sein muss, eignen sich entgasende Akkumulatoren für den Einsatz in einem Fussschaltgerät nicht. Andernfalls müsste das Batteriefach mit entsprechenden Entgasungsventilen ausgerüstet sein, welche einerseits ein Entgasen des Akkus ermöglichen andererseits die Wasserdichtigkeit des Geräts gewährleisten. Eine solche Einrichtung ist technisch machbar jedoch mit Mehraufwand verbunden.
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Als Batterien können z. B. Lithium Batterien (z. B. D-Zellen), 3.6 Volt, 19 Ah (Amperestunden), 230 mA (Milliampere), und insbesondere Lithium Thionyl Chloride (Li-SOCl2) Batterien eingesetzt werden.
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Der Steuerprozessor kann aus einem Haupt und einem oder mehreren Nebenprozessoren bestehen. Entsprechend werden wenigstens der Haupt- und vorzugsweise sowohl der Hauptprozessor als auch die Nebenprozessoren jeweils in einen Bereitschaftsmodus versetzt.
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Dem Fussschaltgerät und/oder der optischen Betrachtungseinheit können ferner Anzeigemittel zugeordnet sein, welche einen oder mehrere der nachfolgenden Betriebszustände akustisch und/oder optisch Anzeigen:
- – Energieversorgung der optischen Betrachtungseinheit: EIN/AUS
- – Verbindung zwischen Fussschaltgerät und Betrachtungseinheit hergestellt: JA/NEIN
- – Datenübermittlung zum aktuellen Zeitpunkt: JA/NEIN
- – Batteriespannung/Batterieladezustand im Fussschaltgerät: HOCH/MITTEL/TIEF oder AUSREICHEND/TIEF
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Die optische Anzeige beinhaltet bevorzugt LED's, welche je nach Betriebszustand leuchten bzw. nicht leuchten oder je nach Betriebszustand in verschieden Farben leuchten. Es kann vorgesehen sein, dass bei tiefer Batterieladung zusätzlich zur optischen Anzeige ein akustisches Signal erzeugt wird, welches den Benutzer zusätzlich auf den tiefen Batteriestand hinweist. Das akustische Signal kann z. B. ummittelbar beim Auftreten des kritischen Ladungszustandes und/oder erst beim Aus- bzw. Einschalten der Vorrichtung nach Erreichen eines kritischen Ladezustandes erklingen.
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Es kann auch vorgesehen sein, dass zusätzlich oder alternativ zu den erwähnten Anzeigemitteln Mittel vorgesehen sind, welche es erlauben, den Batteriestatus oder eine dazugehörige Warnung zum Batteriestatus direkt ins Mikroskopbild einzuspiegeln, so dass der Operateur während der Operation einen niedrigen Batteriestatus unmittelbar über das Mikroskopbild angezeigt erhält. Die Anzeige des Batteriestatus kann z. B. durch eine Überlagerung des Mikroskopbildes geschehen. Die Anzeige wird dazu über eine spezielle, im Stand der Technik bekannte Einrichtung eingespiegelt. Das Einspiegeln des Batteriestatus bzw. einer adäquaten Warnung zu einem (sehr) niedrigen Batteriestatus kann z. B. aus Sicherheitsgründen vorgesehen sein, wenn die Batterieladung auf einen besonders tiefen und kritischen Wert gesunken ist, und die Batterie trotz bereits vorangegangener Warnanzeige über die oben genannten Anzeigemittel noch nicht ausgewechselt wurde. Auf diese Weise kann der Operateur noch rechtzeitig vor einem Ausfall des Fussschalters einen Batteriewechsel anordnen.
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Zwecks Ermittlung des Batterieladezustandes sind im Fussschaltgerät Mittel zum kontinuierlichen oder periodischen Messen der Batteriespannung vorgesehen. Sobald eine definierte, kritische Batteriespannung unterschritten wird, wird eine entsprechende Anzeige (optisch und/oder akustisch) aktiviert. Es kann nun sein, dass sich die Batterie während eines Betriebsunterbruches wieder etwas erholt und die Batteriespannung bei der nächsten Inbetriebnahme der Vorrichtung wieder über der kritische Batteriespannung liegt, so dass keine erneute Anzeige eines niedrigen Batteriestatus erfolgen würde. Um dies zu vermeiden wird ein Schwellenwert für die Batteriespannung definiert, welcher höher liegt als die kritische Spannung und zwar derart, dass wenn die Batterie einmal eine kritische Batteriespannung erreicht bzw. unterschritten hat, die Batteriespannung trotz Erholung der Batterie den Schwellenwert nicht mehr überschreiten kann. In anderen Worten der Schwellenwert ist derart ausgelegt, dass dieser nur durch einen Batteriewechsel wieder erreicht werden kann. Das Verfahren ist so ausgelegt, dass bei Erreichen der kritischen Batteriespannung eine Anzeige aktiviert wird und die Anzeige erst dann wieder deaktiviert wird, wenn die Batteriespannung wieder höher ist und den genannten Schwellenwert erreicht oder überschreitet.
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Das Fussschaltgerät kann zum Beispiel zur Steuerung folgender Vorgänge (Funktionen) an der optischen Betrachtungseinheit dienen:
- – Einstellen eines Zooms oder Fokus;
- – Einstellen eines Arbeitsabstandes;
- – Positionieren, Kippen oder Schwenken von beweglichen Bauteilen an der Betrachtungseinheit;
- – Aktivierung von Video-Funktionen;
- – Aktivierung von Daten-Aufzeichnungsfunktionen, etc.;
- – Aktivieren von Daten zur Dateneinspiegelung ins Mikroskopbild;
- – Aktivieren von Daten von externen Fremdgeräten.
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Die Aktivierung von Daten, z. B. von externen Fremdgeräten, zur Dateneinspiegelung ins Mikroskopbild kann z. B. die Einspiegelung von CT-Bildern (Computertomographie) bzw. Röntgenbildern oder MRI-Bildern (Magnetresonanztomographie) umfassen.
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Das erfindungsgemässe Energiemanagement für das Fussschaltgerät durch Verwendung der ZigBee-Funktechnologie hat den Vorteil, dass der Stromverbrauch durch das Fussschaltgerät massiv gesenkt wird und damit die Einsatzdauer der eingesetzten Batterien erheblich verlängert wird. Durch eine geeignete Wahl der Batterien kann eine Einsatzdauer von bis gegen 3 Jahre erreicht werden. Diese lange Lebensdauer erhöht natürlich die Betriebssicherheit der Vorrichtung im Operationsdienst erheblich. Ferner wird der Unterhalt durch ständiges Batteriewechseln oder Akku-Laden erheblich gesenkt.
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Im Folgenden wird der Erfindungsgegenstand anhand eines Ausführungsbeispiels kurz schematisch umrissen. Es zeigt:
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1: eine medizintechnische Vorrichtung mit einer optischen Betrachtungseinheit und einem Fussschaltgerät.
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Die medizintechnische Vorrichtung 1 enthält eine optische Betrachtungseinheit 15, welche ein auf einem Stativ 12 gehaltertes Operations-Mikroskop 2 umfasst. Das Stativ 12 enthält einen Stativfuss 16, über welchen die Betrachtungseinheit 15 auf dem Boden abgestellt ist, sowie einen Vertikalständer 17. Die Betrachtungseinheit 15 kann über Rollen am Stativfuss 16 auf dem Boden verschiebbar sein. Das Operation-Mikroskop 2 lässt sich dank dem Stativ 12 in einer definierten Höhe über einen Operationstisch direkt zum Operationsbereich führen. Anstelle eines Stativs 12 kann die Betrachtungseinheit auch eine Aufhängevorrichtung (nicht gezeigt) aufweisen, über welche das Operation-Mikroskop an der Decke oder ggf. an einer Wand aufgehängt ist.
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Ferner umfasst die medizintechnische Vorrichtung 1 ein Fussschaltgerät 3, welches hier beispielhaft einen ersten und zweiten Schalter 4, 5 aufweist. Über die beiden Schalter 4, 5 können mit dem Fuss Steuerbefehle zum Ausüben von bestimmten Funktionen am Operations-Mikroskop 2, wie Zoom- oder Fokus-Funktionen, ausgesendet werden.
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Das Fussschaltgerät 3 enthält im Weiteren einen Steuerprozessor 6 sowie eine Sendeeinheit 7 und wird über eine Batterie 13 mit Strom versorgt. Die optische Betrachtungseinheit 15 enthält entsprechend eine Empfangseinheit 8, welche z. B. als separates Modul an die Steuerungseinrichtung 14 der optischen Betrachtungseinheit 15 angeschlossen ist.
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Beim Operations-Mikroskop 2 handelt es sich um ein Lichtmikroskop mit einer Linsenoptik zum vergrösserten Darstellen von Strukturen. Das Operations-Mikroskop 2 enthält ferner ein oder mehrere Binokulare zum stereoskopischen Betrachten der vergrössert dargestellten Strukturen. Das Operations-Mikroskop 2 umfasst ferner Mittel zum Ausüben einer Zoom- und Fokus-Funktion. Ferner sind ein oder mehrere Stellantriebe zur Ausübung der entsprechenden Steuer-Funktionen vorgesehen. Im Weiteren kann das Operations-Mikroskop 2 entsprechende Beleuchtungsmittel, wie eine Lichtquelle, enthalten. Die vorgenannten Merkmale sind in 1 nicht dargestellt.
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Der optischen Betrachtungseinheit 15 bzw. dem Operations-Mikroskop 2 ist im Weiteren eine Anzeige 9 zum Anzeigen des Batteriestatus 10 und der Energieversorgung 11 mittels entsprechender LED's (Licht emittierende Dioden) 10, 11 zugeordnet, d. h. mit dieser verbunden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Medizintechnische Vorrichtung
- 2
- Operation-Mikroskop
- 3
- Fussschaltgerät
- 4
- erster Schalter
- 5
- zweiter Schalter
- 6
- Steuerungsprozessor
- 7
- Sendeeinheit
- 8
- Empfangseinheit
- 9
- Anzeige
- 10
- erste LED
- 11
- zweite LED
- 12
- Stativ
- 13
- Batterie
- 14
- Steuerungseinrichtung
- 15
- Optische Betrachtungseinheit
- 16
- Stativfuss
- 17
- Vertikalständer
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 2033591 A [0005]
- US 7428439 B [0005]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- Norm (Standard) IEEE 802.15.4 [0016]
- Standard IEEE 802.15.4 [0016]