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Dokumentenidentifikation DE10131991A1 23.01.2003
Titel Chirurgische Maschine und Verfahren zum Betreiben einer chirurgischen Maschine
Anmelder Aesculap AG & Co. KG, 78532 Tuttlingen, DE
Erfinder Moosmann, Ernst, 88637 Leibertingen, DE;
Schneider, Jürgen, Dipl.-Ing. (FH), 78532 Tuttlingen, DE
Vertreter HOEGER, STELLRECHT & PARTNER PATENTANWÄLTE, 70182 Stuttgart
DE-Anmeldedatum 02.07.2001
DE-Aktenzeichen 10131991
Offenlegungstag 23.01.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 23.01.2003
IPC-Hauptklasse H02H 7/18
IPC-Nebenklasse A61B 17/16   A61C 1/06   
Zusammenfassung Um bei einer chirurgischen Maschine mit einem Motor, mit einer netzunabhängigen Energiequelle zur Energieversorgung des Motors über einen Motorstromkreis und mit einer den Motor über einen Steuerstromkreis zugeordneten Steuer- und Regeleinheit eine Selbstentladung der netzunabhängigen Energiequelle zu vermeiden, wird vorgeschlagen, daß eine Schließeinheit vorgesehen ist, daß die Schließeinheit den Steuer- und/oder den Motorstromkreis in einer Betriebsstellung schließt, in der der Motor betreibbar ist, daß die Schließeinheit den Steuer- und/oder den Motorstromkreis in einer Unterbrechungsstellung unterbricht, in der der Motor nicht betreibbar ist, daß eine Schließstellungshaltevorrichtung vorgesehen ist und daß mit der Schließstellungshaltevorrichtung die aus der Unterbrechungsstellung in die Betriebsstellung überführte Schließeinheit in der Betriebsstellung während eines Halteintervalls haltbar ist.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine chirurgische Maschine mit einem Motor, mit einer netzunabhängigen Energiequelle zur Energieversorgung des Motors über einen Motorstromkreis und mit einer dem Motor über einen Steuerstromkreis zugeordneten Steuer- und Regeleinheit.

Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer chirurgischen Maschine der eingangs beschriebenen Art.

Derartige Maschinen, beispielsweise chirurgische Bohrmaschinen, Sägen oder dergleichen, werden in einem Operationssaal häufig mit einer netzunabhängigen Energiequelle betrieben, insbesondere mit einem Akkumulator, um die Zahl der erforderlichen Versorgungsleitungen für verwendete Geräte und Maschinen möglichst gering zu halten, denn diese schränken den Operationsbereich in unerwünschter Weise ein.

Als nachteilig hat sich bei Maschinen der eingangs beschriebenen Art erwiesen, daß eine Selbstentladung der netzunabhängigen Energiequelle auftritt, wenn die Maschine längere Zeit nicht benutzt wird.

Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine chirurgische Maschine der eingangs beschriebenen Art und ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Maschine so zu verbessern, daß eine Selbstentladung der netzunabhängigen Energiequelle möglichst vermieden wird.

Dieses Aufgabe wird bei einer chirurgischen Maschine der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Schließeinheit vorgesehen ist, daß die Schließeinheit den Steuer- und/oder den Motorstromkreis in einer Betriebsstellung schließt, in der der Motor betreibbar ist, daß die Schließeinheit den Steuer- und/oder den Motorstromkreis in einer Unterbrechungsstellung unterbricht, in der der Motor nicht betreibbar ist, daß eine Schließstellungshaltevorrichtung vorgesehen ist und daß mit der Schließstellungshaltevorrichtung die aus der Unterbrechungsstellung in die Betriebsstellung überführte Schließeinheit in der Betriebsstellung während eines Halteintervalls (ΔtHalt) haltbar ist.

Mit der Schließeinheit ist es möglich, den Steuer- und/oder den Motorstromkreis zu schließen, wenn die Maschine betrieben werden soll. In dieser Betriebsstellung kann der Motor betrieben werden oder aber auch stillstehen. Um eine Selbstentladung zu vermeiden, können der Steuer- und/oder der Motorstromkreis in der Unterbrechungsstellung unterbrochen werden, so daß eine Selbstentladung der netzunabhängigen Energiequelle, beispielsweise durch eine ständige Energieversorgung der Steuer- und Regeleinheit, ausgeschlossen wird.

Mit der Schließstellungshaltevorrichtung wird die Betriebsstellung für die Dauer des Halteintervalls aufrecht erhalten, selbst dann, wenn die Schließeinheit nicht betätigt wird. Dies vermeidet ein ständiges Öffnen und Schließen des Steuer- und/oder Motorstromkreises, wodurch die Maschine für die Dauer des Halteintervalls auf eine Betriebsanforderung, beispielsweise der Vorgabe einer Solldrehzahl des Motors, schnell ansprechbar bleibt.

Günstig ist es, wenn die Schließeinheit betätigbar ist, wenn die Schließeinheit in einem unbetätigten Zustand die Unterbrechungsstellung einnimmt und wenn die Schließeinheit in einem betätigten Zustand die Betriebsstellung für ein Betriebsintervall (ΔtBetrieb) einnimmt, in welcher der Motor betrieben wird. Eine solche Schließeinheit kann auf beliebige Weise betätigt werden, wobei sichergestellt ist, daß sie in einem unbetätigten Zustand die Unterbrechungsstellung einnimmt und dadurch eine Selbstentladung der netzunabhängigen Energiequelle unterbindet.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann ein Betätigungselement zum Betätigen der Schließeinheit in einer Betätigungsstellung vorgesehen sein und daß das Betätigungselement von der Betätigungsstellung selbständig in eine Ruhestellung zurückkehrt, in der die Schließeinheit unbetätigt ist. Dadurch ist es möglich, die Maschine durch Betätigen des Betätigungselements nach einer einmaligen Betätigung desselben mindestens für die Dauer des Halteintervalls in die Betriebsstellung überzuführen. Eine Dauerbetätigung der Schließeinheit durch das Betätigungselement ist daher nicht mehr erforderlich.

Günstig ist es dabei, wenn das Betätigungselement einen magnetisch betätigbaren Schalter umfaßt. Mit einem solchen kann die Schließeinheit kontaktlos betätigt werden, was insbesondere im Hinblick auf eine Reinigung der Maschine vorteilhaft ist.

Vorzugsweise handelt es sich bei dem magnetisch betätigbaren Schalter um einen Reed-Schalter, der besonders verschleißarm ist.

Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, daß die Schließeinheit mindestens einen ersten Schalter umfaßt und daß der Schalter in der Betriebsstellung den Steuer- und/oder den Motorstromkreis schließt und in der Unterbrechungsstellung den Steuer- und/oder den Motorstromkreis unterbricht. Mit einem solchen Schalter läßt sich die netzunabhängige Energiequelle besonders einfach vom Motor und/oder der zugeordneten Steuer- und Regeleinheit trennen.

Ferner kann in vorteilhafter Weise vorgesehen sein, daß die Schließstellungshaltevorrichtung mindestens einen zweiten Schalter umfaßt zum Halten der Schließeinheit in der Betriebsstellung. Mit dem mindestens einen zweiten Schalter läßt sich die Schließeinheit besonders einfach in der Betriebsstellung halten, beispielsweise indem der zweite Schalter den ersten Schalter in dessen Schaltstellung hält.

Günstig ist es, wenn der mindestens zweite Schalter von der Steuer- und Regeleinheit betätigbar ist. Auf diese Weise kann durch ganz unterschiedliche von der Steuer- und Regeleinheit ankommende Signale der zweite Schalter betätigt und somit die Schließeinheit in der Betriebsstellung gehalten werden.

Der mindestens eine erste und/oder der mindestens eine zweite Schalter könnten beispielsweise durch elektromagnetische Schalter gebildet werden. Um die vorliegende Erfindung auch bei einem geringen Platzangebot zu realisieren, werden der mindestens eine erste und/oder der mindestens eine zweite Schalter durch einen elektronischen Schalter, insbesondere durch einen Transistor gebildet. Damit lassen sich bei einem äußerst geringen Leistungsbedarf besonders kurze Schaltzeiten realisieren.

Um beispielsweise eine variable Dauer des Halteintervalls zu ermöglichen, kann es vorteilhaft sein, wenn die Schließeinheit ein Zeitglied umfaßt zum Vorgeben des Halteintervalls (ΔtHalt).

Vorzugsweise ist das Zeitglied durch die Steuer- und Regeleinheit aktivierbar. Auf diese Weise läßt sich das Zeitglied in Abhängigkeit von an der Steuer- und Regeleinheit eingehenden Aktivierungssignalen besonders einfach betätigen.

Zur weiteren Verringerung der Größe der Maschine ist es günstig, wenn die Steuer- und Regeleinheit das Zeitglied umfaßt. Es kann beispielsweise durch einen zeitgesteuerten Prozessorausgang gebildet werden. Ferner läßt sich die Dauer des Halteintervalls direkt an der Steuer- und Regeleinheit einstellen und/oder programmieren.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, daß das Zeitglied der Schließstellungshaltevorrichtung zugeordnet ist. Damit kann direkt auf die Schließstellungshaltevorrichtung eingewirkt werden, so daß diese die Schließeinheit für die Dauer des Halteintervalls in der Betriebsstellung hält.

Günstig ist es, wenn das Zeitglied durch das Betätigungsglied aktivierbar ist. Damit läßt sich gleichzeitig die Schließeinheit in die Betriebsstellung überführen und das Zeitglied aktivieren, so daß bereits bei einer ersten Betätigung das Halteintervall beginnt.

Vorzugsweise ist vorgesehen, daß das Zeitglied durch einen Übergang des Betätigungselements von der Betätigungsstellung in die Ruhestellung aktivierbar ist. Das Halteintervall beginnt bei dieser Aktivierung einmal oder aber auch jedes Mal nach einem Übergang des Betätigungselements von der Betätigungsstellung in die Ruhestellung, wird also stets neu gestartet.

Grundsätzlich kann es vorteilhaft sein, wenn das Betätigungsglied mindestens eine der Steuer- und Regeleinheit zugeordnete Drehzahlgebereinheit zum Vorgeben einer Solldrehzahl des Motors umfaßt. Auf diese Weise läßt sich gleichzeitig der Motor betätigen und die Schließeinheit in die Betriebsstellung überführen.

Besonders günstig ist es, wenn die Steuer- und Regeleinheit eine Mikroprozessorsteuerung umfaßt. Damit lassen sich mehrere Steuer- und Regelvorgänge im Zusammenhang mit dem Betrieb der Maschine getrennt oder gekoppelt vornehmen.

Grundsätzlich ist es von Vorteil, wenn die netzunabhängige Energiequelle eine Strom- und/oder Spannungsquelle umfaßt, insbesondere einen Akkumulator. Prinzipiell wären auch andere Energiequellen, beispielsweise Brennstoffzellen möglich, ein Akkumulator ist jedoch in der Handhabbarkeit besonders einfach und kostengünstig.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird ferner bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Steuer- und/oder der Motorstromkreis in einer Betriebsstellung mit einer Schließeinheit geschlossen werden, in der der Motor betreibbar ist, und daß der Steuer- und/oder der Motorstromkreis in einer Unterbrechungsstellung mit der Schließeinheit unterbrochen werden, in der der Motor nicht betreibbar ist und daß mit einer Schließstellungshaltevorrichtung die aus der Unterbrechungsstellung in die Betriebsstellung überführte Schließeinheit in der Betriebsstellung während eines Halteintervalls (ΔtHalt) gehalten wird.

Durch das Unterbrechen eines oder beider Stromkreise wird die netzunabhängige Energiequelle vom Motor und/oder der Steuer- und Regeleinheit getrennt, so daß eine Selbstentladung der Energiequelle verhindert wird. Die Schließstellungshaltevorrichtung ermöglicht es, daß der Steuer- und/oder der Motorstromkreis geschlossen bleiben, so daß der Motor betrieben werden kann. Darüber hinaus geht die Schließeinheit nach Ablauf des Halteintervalls in die Unterbrechungsstellung über, so daß der Steuer- und/oder der Motorstromkreis unterbrochen werden, wodurch eine Selbstentladung der Energiequelle verhindert wird.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die in einem unbetätigten Zustand die Unterbrechungsstellung einnehmende Schließeinheit betätigt wird und in dem betätigten Zustand die Betriebsstellung für ein Betriebsintervall (ΔtBetrieb) einnimmt, in welchem der Motor betrieben wird, solange die Schließeinheit betätigt wird. Eine Voraussetzung zum Betreiben des Motors ist, daß die Schließeinheit die Betriebsstellung einnimmt. Die Dauer des Betriebsintervalls kann demnach der Zeit entsprechen, in der die Schließeinheit in der Betriebsstellung ist, oder auch kürzer sein. Auch ist es möglich, daß mehrere Betriebsintervalle zeitlich aneinander angrenzen oder voneinander getrennt sind, während sich die Schließeinheit in der Betriebsstellung befindet. Dadurch wird sichergestellt, daß der Motor nur in der Betriebsstellung betrieben werden kann, wohingegen die Energiequelle in der Unterbrechungsstellung vor einer Selbstentladung geschützt ist.

Günstig ist es, wenn die Schließeinheit magnetisch betätigt wird. Eine solche berührungslose Betätigung verhindert insbesondere eine Verschmutzung der Schließeinheit.

Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, daß mit mindestens einem ersten Schalter der Steuer- und/oder der Motorstromkreis in der Betriebsstellung geschlossen und in der Unterbrechungsstellung unterbrochen werden. Mit einem solchen Schalter können die beiden Stromkreise einzeln oder getrennt besonders einfach getrennt werden.

Bei einem bevorzugten Verfahren kann vorgesehen sein, daß mit mindestens einem zweiten Schalter der mindestens eine erste Schalter in der Betriebsstellung gehalten wird. Auf diese Weise lassen sich zwei Funktionen voneinander trennen, einerseits die Unterbrechung eines oder beider Stromkreise sowie die Aufrechterhaltung der Betriebsstellung.

Günstig ist es, wenn der mindestens eine Schalter durch die Steuer- und Regeleinheit betätigt wird. Auf diese Weise kann indirekt über den mindestens einen zweiten Schalter der mindestens eine erste Schalter über die Steuer- und Regeleinheit betätigt werden.

Vorteilhaft ist es, wenn das Halteintervall (ΔtHalt) vorgegeben wird. Auf diese Weise kann eine beliebige Dauer des Halteintervalls vorgegeben werden und spezielle Bedürfnisse im Zusammenhang mit der Verwendung der Maschine berücksichtigt werden.

Vorzugsweise wird das Halteintervall (ΔtHalt) durch die Steuer- und Regeleinheit vorgegeben. So kann beispielsweise über die Steuer- und Regeleinheit die Länge des Halteintervalls eingestellt werden.

Gemäß einer bevorzugten Form des Verfahrens ist es von Vorteil, wenn der Beginn des Halteintervalls (ΔtHalt) durch den Beginn des Betriebsintervalls (ΔtBetrieb) vorgegeben wird. Auf diese Weise kann gleichzeitig mit dem Betreiben des Motors der Maschine die Betriebsstellung für die Dauer des Halteintervalls gehalten werden.

Bei einer weiteren bevorzugten Verfahrensform der Erfindung kann vorgesehen sein, daß der Beginn des Halteintervalls (ΔtHalt) durch das Ende des Betriebsintervalls (ΔtBetrieb) vorgegeben wird. So wird die Maschine nach einem Betriebsintervall höchstens für die Dauer des Halteintervalls in der Betriebsstellung gehalten. Danach geht die Maschine in die Unterbrechungsstellung über, wodurch eine Entladung der Energiequelle verhindert wird.

Die nachfolgende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zeigen:

Fig. 1 Ein Prinzip-Schaltbild einer chirurgischen Maschine;

Fig. 2 eine Prinzip-Schaltskizze einer Schließeinheit in Verbindung mit einer Schließstellungshaltevorrichtung;

Fig. 3 einen Schaltplanausschnitt einer Maschinenansteuerung; und

Fig. 4a bis 4d zeitliche Verläufe von Schaltzuständen in Abhängigkeit eines Drehzahlvorgabesignals.

Fig. 1 zeigt das Blockschaltbild einer Steuerung einer akkubetriebenen chirurgischen Maschine. Die Maschine umfaßt einen 9,6 Volt-Akkumulator 10 als netzunabhängige Energiequelle, der über einen elektronischen Schalter 14 mit einer zeitgesteuerten Selbsthaltefunktion mit einer 5 Volt-Spannungsversorgung 16 und über diese mit einem Mikroprozessor 18 verbunden ist und auch diesem als Energiequelle dient.

Der Akkumulator 10 ist direkt über eine Versorgungsleitung 20 mit einer Leistungsansteuerung 22 verbunden oder kann indirekt über eine in Fig. 1 gestrichelt dargestellte Versorgungsleitung 21 über den Schalter 14 mit derselben verbunden sein. Die Leistungsansteuerung 22 umfaßt eine Leistungsfeldeffekttransistoren-Endstufe 26, die von einer Treiberstufe 24, welche vom Mikroprozessor 18 angesteuert wird, betrieben wird.

An die Leistungssteuerung 22 ist ein Motor 12 angeschlossen. Zum Betreiben des Motors 12 sind ein Drehzahlgeber 28 für einen Rechtslauf des Motors 12, ein Drehzahlgeber 29 für einen Linkslauf des Motors 12 sowie ein Geber 30 für einen oszillierenden Betrieb des Motors 12 vorgesehen. Die Drehzahlgeber 28 und 29 leiten über Signalleitungen 32 und 33 ein Drehzahlvorgabesignal jeweils für Rechtslauf oder Linkslauf an den Mikroprozessor 18.

Über magnetische Kopplungen 34 beziehungsweise 35 sind die Drehzahlgeber 28 und 29 mit dem elektronischen Schalter 14 gekoppelt. Durch die magnetischen Kopplungen 34 beziehungsweise 35, beispielsweise durch an einem der Drehzahlgeber 28 oder 29 angeordnete Magnete, wird bei einer Betätigung der Drehzahlgeber 28 oder 29 deren Betätigung an den Schalter 14 weitergeleitet und dieser betätigt.

Des weiteren ist eine Neutralisierungseinheit 36 zwischen dem Schalter 14 und einem Neutralisierungseingang des Mikroprozessors 18 geschaltet, die einerseits eine Betriebsspannung überwacht und andererseits infolge eines Durchschaltens des Schalters 14 einen Neutral- oder Grundzustand des Mikroprozessors 18 in letzterem festlegt.

Der Mikroprozessor 18 umfaßt ein Zeitglied 38, das einer Steuerleitung 40 zugeordnet ist, über die der Mikroprozessor 18 den Schalter 14 beeinflußt.

Ferner sind Hallsensoren 42 im Bereich des Motors 12 angeordnet, um dessen Drehzahl über Signalleitungen 44, 45 und 46 an eine Drehzahlerfassungseinheit 48 weiterzuleiten, mit der eine Motordrehzahl ermittelt und ein Motordrehzahlsignal über Datenleitungen 50, 51 und 52 an den Mikroprozessor 18 geleitet werden.

Die Funktionsweise der Maschinensteuerung wird anhand des Blockschaltbilds in Fig. 1 erläutert.

Infolge einer Betätigung eines der beiden Drehzahlgeber 28 oder 29 wird dieser Vorgang über die magnetischen Kopplungen 34 bzw. 35 an den Schalter 14 weitergeleitet, woraufhin dieser den Akkumulater 10 über die 5 Volt-Spannungsversorgung 16 mit dem Mikroprozessor 18 verbindet, der von der Neutralisierungseinheit 36 in seine Grundstellung überführt wird.

Gleichzeitig wird entweder direkt über die Versorgungsleitung 20 oder indirekt über die Versorgungsleitung 21 die Leistungsansteuerung 22 mit dem Akkumulator 10 verbunden. Der Motor 12 dreht sich dann entsprechend der vorgegebenen Drehzahl entweder rechts oder links herum.

Wird eine Drehzahlvorgabe über den Drehzahlgeber 28 beziehungsweise 29 wieder zurückgenommen, verbleibt der Schalter 14 so lange in seinem betätigten Zustand, bis ein Halteintervall (ΔtHalt), das von dem Zeitglied 38 vorgegeben und in diesem gespeichert ist, abgelaufen ist. Der Ablauf des Halteintervalls (ΔtHalt) wird über die Steuerleitung 40 an den Schalter 14 übermittelt, woraufhin dieser wieder in seinen Grundzustand übergeht, das heißt, den Akkumulator 10 von der 5 Volt- Spannungsversorgung 16, der Neutralisierungseinheit 36 und der Leistungsansteuerung 22 trennt.

Aufgrund dieser Schaltungsanordnung wird der Mikroprozessor 18 nur so lange vom Akkumulator 10 mit Energie versorgt, bis das Halteintervall (ΔtHalt) abgelaufen ist. Auf diese Weise wird eine Selbstentladung des Akkumulators 10 verhindert.

Im Zusammenhang mit dem in Fig. 2 dargestellten Blockschaltbild werden der Aufbau des Schalters 14 und dessen Funktionsweise näher erläutert.

Der Akkumulator 10 ist über einen ersten elektronischen Schalter, nämlich einen Transistor 54 mit dem Mikroprozessor 18 verbunden. Er ist über eine Verbindung 58 einem Reed-Schalter 56 zugeordnet, über den er betätigt werden kann. Dieser wirkt mit den an den Drehzahlgebern 28 und 29 angeordneten Magneten zusammen zur Realisierung der magnetischen Kopplungen 34 beziehungsweise 35.

Über Steuerleitungen 60 und 61 ist der Mikroprozessor 80 mit dem Zeitglied 38 verbunden. Beispielsweise kann das Zeitglied 38 über die Steuerleitung 61 vom Mikroprozessor 18 betätigt werden, über die Steuerleitung 61 wird der Ablauf eines im Zeitglied 38 voreinstellbaren Zeitintervalls Δt an den Mikroprozessor 18 rückgemeldet. Bei einer alternativen Ausführungsform ist vorgesehen, daß das Zeitglied 38 integraler Bestandteil des Mikroprozessors 18 ist und das Zeitintervall Δt programmgesteuert vorgegeben und ausgelöst werden kann.

Über die Steuerleitung 40 ist der Mikroprozessor 18 mit einem Haltetransistor 64 verbunden, der den Transistor 54 ebenfalls betätigen kann.

Durch Betätigung des Reed-Schalters 56 wird der Transistor 54 leitend, so daß eine Verbindung zwischen dem Akkumulator 10 über den Transistor 54 zum Mikroprozessor 18 hergestellt wird. Gleichzeitig schaltet der Mikroprozessor 18 den Haltetransistor 64 durch, der dann den Transistor 54 so lange im leitenden Zustand hält, bis das Zeitglied 38 den Ablauf des Halteintervalls Δt an den Mikroprozessor 18 rückmeldet, woraufhin dieser den Haltetransistor 64 in den nicht leitenden Zustand überführt, was wiederum über die Steuerleitung 62 zu einem Übergang des Transistors 54 vom leitenden in den nichtleitenden Zustand führt.

Gemäß dem in Fig. 3 gezeigten Schaltplanausschnitt einer Motoransteuerung ist ein Pluspol des Akkumulators 10 über zwei in Serie geschaltete Widerstände 66 und 67 über den Reed-Schalter 56 mit dem Minuspol verbunden. Die beiden Widerstände 66 und 67 bilden mit einem weiteren, in Serie mit dem Haltetransistor 64 geschalteten Widerstand 68 einen Spannungsteiler. Der Pluspol des Akkumulators 10 ist über die Schaltstrecke des Transistors 54 mit der 5 Volt-Spannungsversorgung 16 verbunden, die wiederum mit einer Kontaktstelle 70 verbunden ist, an der im Betriebszustand der Steuerung 5 Volt anliegen. Die Werte der Widerstände 66, 67 und 68 sind so gewählt, daß bei einem Durchschalten des Reed-Schalters 56 am Gate 72 des Transistors 54 eine Spannung anliegt, um den Transistor 54 in den leitenden Zustand überzuführen. Der Reed-Schalter 56 und der Haltetransistor sind demnach parallel geschaltet.

Die 5 Volt-Spannungsversorgung 16 ist über zwei Masseverbindungen 74 ebenso wie die Kontaktstelle 70 über zwei parallel geschaltete Kondensatoren 76 und 77 mit der Masse verbunden. Der Mikroprozessor 18 ist über eine Kontaktstelle 78 mit der 5 Volt-Spannungsversorgung 16 verbunden. Er weist sechs Steuerleitungen 80 zum Ansteuern der Leistungsansteuerung 22 auf. Ferner umfaßt er drei Eingänge für die Datenleitungen 50, 51 und 52 und ist über eine Masseleitung 82 mit der Masse verbunden. Über die Steuerleitung 40 ist der Mikroprozessor 18 mit einem einer Basis des Haltetransistors 64 vorgeschalteten Widerstand 84 verbunden. Zur Basis- Emitterstrecke des Haltetransistors 64 sind ein Widerstand 85 und ein Kondensator 86 parallel geschaltet.

Eine Betätigung des Reed-Schalters 56 führt durch entsprechende Wahl des Spannungsteilers zum Durchschalten des Transistors 54, woraufhin der Mikroprozessor 18 mit der 5 Volt-Spannungsversorgung 16 verbunden wird und in seine Grundstellung übergeht. Mit den Drehzahlgebern 28 und 29 kann über Signalleitungen 32 und 33 ein Drehzahlsollsignal an den Mikroprozessor geleitet werden, der über die Steuerleitungen 80 den Motor 12 ansteuert.

Die Verbindung mit der 5 Volt-Spannungsversorgung führt gleichzeitig zum Ansteuern des Haltetransistors 64 über die Steuerleitung 40. Dieser hält den Transistor 54 auch bei nicht betätigtem Reed-Schalter 56 aufgrund deren Parallelschaltung im leitenden Zustand, so lange bis eine im Mikroprozessor 18 programmtechnisch voreingestellte Haltezeit ΔtHalt beispielsweise 10 Minuten, abgelaufen ist.

Nach Ablauf der Haltezeit ΔtHalt geht der Haltetransistor 64 in einen nichtleitenden Zustand über, was wiederum den Transistor 54 in seinen nichtleitenden Zustand übergehen läßt, falls der Reed-Schalter 56 zu diesem Zeitpunkt nicht betätigt wird. Als Folge hiervon wird die 5 Volt-Spannungsversorgung 16 vom Akkumulator 10 getrennt und dadurch auch die Spannungsversorgung des Mikroprozessors 18 unterbrochen. Die chirurgische Maschine befindet sich jetzt in der Unterbrechungsstellung. Um in ihre Betriebsstellung überzugehen, in der der Motor 12 über die Drehzahlgeber 28 und 29 betätigt werden kann, muß zunächst der als Betätigungsglied dienende Reed-Schalter 56 betätigt werden, was einen Übergang in die Betriebsstellung zur Folge hat, und zwar so lange, bis die vorgegebene Haltezeit ΔtHalt abgelaufen ist.

Die Funktionsweise der Motorsteuerung wird in Verbindung mit den in den Fig. 4a bis 4d dargestellten Zeitverläufen näher erläutert.

Fig. 4a zeigt ein Drehzahlgebersignal 88, das durch die beiden Drehzahlgeber 28 und 29 vorgegeben wird. Sobald das Drehzahlgebersignal 88 auf Null zurückgeht, wird eine Haltezeit ΔtHalt gestartet.

In Fig. 4b ist das Motordrehzahlsignal 90 in Abhängigkeit von der Zeit aufgetragen, sowohl für einen Links- als auch für einen Rechtslauf des Motors 12. Das Motordrehzahlsignal ist zeitlich mit dem Drehzahlgebersignal 88 korreliert und diesem ähnlich.

Die Fig. 4c und 4d zeigen die Schaltzustände des Transistors 54 beziehungsweise des Transistors 56. Die jeweils mit einem Magnet versehenen Drehzahlgeber 28 und 29 betätigen, sobald das Drehzahlgebersignal 88 von Null verschieden ist, den Reed-Schalter 56, woraufhin, wie bereits oben näher erläutert, der Transistor 54 in seinen leitenden Zustand übergeht, was wiederum den Haltetransistor 56 aktiviert, der den Transistor 54 in seinem leitenden Zustand hält.

Jedesmal, wenn das Drehzahlgebersignal 88 auf Null zurückgeht, wird die Haltezeit ΔtHalt gestartet. Nach Ablauf der Haltezeit ΔtHalt wird der Haltetransistor 56 nichtleitend, woraufhin auch der Transistor 54 von seinem leitenden in einen nichtleitenden Zustand übergeht. Erst eine erneute Betätigung der Drehzahlgeber 28 und 29 führt zu eine Aktivierung der Motorsteuerung, das heißt, die beiden Transistoren 54 und 56 werden wieder leitend und nach Ablauf einer Haltezeit ΔtHalt nach einer letzten Betätigung der Drehzahlgeber 28 beziehungsweise 29 nichtleitend.


Anspruch[de]
  1. 1. Chirurgische Maschine mit einem Motor, mit einer netzunabhängigen Energiequelle zur Energieversorgung des Motors über einen Motorstromkreis und mit einer dem Motor über einen Steuerstromkreis zugeordneten Steuer- und Regeleinheit, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schließeinheit (18, 38, 54, 64) vorgesehen ist, daß die Schließeinheit (18, 38, 54, 64) den Steuer- und/oder den Motorstromkreis in einer Betriebsstellung schließt, in der der Motor (12) betreibbar ist, daß die Schließeinheit (18, 38, 54, 64) den Steuer- und/oder den Motorstromkreis in einer Unterbrechungsstellung unterbricht, in der der Motor (12) nicht betreibbar ist, daß eine Schließstellungshaltevorrichtung (18, 38, 64) vorgesehen ist und daß mit der Schließstellungshaltevorrichtung (18, 38, 64) die aus der Unterbrechungsstellung in die Betriebsstellung überführte Schließeinheit (18, 38, 54, 64) in der Betriebsstellung während eines Halteintervalls (ΔtHalt) haltbar ist.
  2. 2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schließeinheit (18, 38, 54, 64) betätigbar ist, daß die Schließeinheit (18, 38, 54, 64) in einem unbetätigten Zustand die Unterbrechungsstellung einnimmt und daß die Schließeinheit (18, 38, 54, 64) in einem betätigten Zustand die Betriebsstellung für ein Betriebsintervall (ΔtBetrieb) einnimmt, in welchem der Motor (12) betrieben wird.
  3. 3. Maschine nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Betätigungselement (28, 29, 56) zum Betätigen der Schließeinheit (18, 38, 54, 64) in einer Betätigungsstellung vorgesehen ist und daß das Betätigungselement (28, 29, 56) von der Betätigungsstellung selbständig in eine Ruhestellung zurückkehrt, in der die Schließeinheit (18, 38, 54, 64) unbetätigt ist.
  4. 4. Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungselement einen magnetisch betätigbaren Schalter (56) umfaßt.
  5. 5. Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetisch betätigbare Schalter ein Reed- Schalter (56) ist.
  6. 6. Maschine nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schließeinheit (18, 38, 54, 64) mindestens einen ersten Schalter (54) umfaßt und daß der Schalter (54) in der Betriebsstellung den Steuer- und/oder den Motorstromkreis schließt und in der Unterbrechungsstellung den Steuer- und/oder den Motorstromkreis unterbricht.
  7. 7. Maschine nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schließstellungshaltevorrichtung (18, 38, 64) mindestens einen zweiten Schalter (64) umfaßt zum Halten des mindestens einen ersten Schalters (54) in der Betriebsstellung.
  8. 8. Maschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine zweite Schalter (64) von der Steuer- und Regeleinheit (18) betätigbar ist.
  9. 9. Maschine nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine erste und/oder der mindestens eine zweite Schalter durch einen elektronischen Schalter (54, 64), insbesondere durch einen Transistor gebildet werden.
  10. 10. Maschine nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schließeinheit (18, 38, 54, 64) ein Zeitglied (38) umfaßt zum Vorgeben des Halteintervalls (ΔtHalt).
  11. 11. Maschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitglied (38) durch die Steuer- und Regeleinheit (18) aktivierbar ist.
  12. 12. Maschine nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer- und Regeleinheit (18) das Zeitglied (38) umfaßt.
  13. 13. Maschine nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitglied (38) der Schließstellungshaltevorrichtung (18, 38, 64) zugeordnet ist.
  14. 14. Maschine nach einem der Ansprüche 10 bis 13, soweit diese direkt oder indirekt auf Anspruch 4 rückbezogen sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitglied (38) durch das Betätigungselement (56) aktivierbar ist.
  15. 15. Maschine nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitglied (38) durch einen Übergang des Betätigungselementes (56) von der Betätigungsstellung in die Ruhestellung aktivierbar ist.
  16. 16. Maschine nach einem der Ansprüche 3 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungselement (28, 29, 56) mindestens eine der Steuer- und Regeleinheit (18) zugeordnete Drehzahlgebereinheit (28, 29) zum Vorgeben einer Solldrehzahl des Motors (12) umfaßt.
  17. 17. Maschine nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer- und Regeleinheit eine Mikroprozessorsteuerung (18) umfaßt.
  18. 18. Maschine nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die netzunabhängige Energiequelle eine Strom- und/oder Spannungsquelle (10) umfaßt, insbesondere einen Akkumulator.
  19. 19. Verfahren zum Betreiben einer chirurgischen Maschine mit einem Motor, mit einer netzunabhängigen Energiequelle zur Energieversorgung des Motors über einen Motorstromkreis und mit einer dem Motor über einen Steuerstromkreis zugeordneten Steuer- und Regeleinheit, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuer- und/oder der Motorstromkreis in einer Betriebsstellung mit einer Schließeinheit geschlossen werden, in der der Motor betreibbar ist, daß der Steuer- und/oder der Motorstromkreis in einer Unterbrechungsstellung mit der Schließeinheit unterbrochen werden, in der der Motor nicht betreibbar ist und daß mit einer Schließstellungshaltevorrichtung die aus der Unterbrechungsstellung in die Betriebsstellung überführte Schließeinheit in der Betriebsstellung während eines Halteintervalls (ΔtHalt) gehalten wird.
  20. 20. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die in einem unbetätigten Zustand die Unterbrechungsstellung einnehmende Schließeinheit betätigt wird und in dem betätigten Zustand die Betriebsstellung für ein Betriebsintervall (ΔtBetrieb) einnimmt, in welchem der Motor betrieben wird, solange die Schließeinheit betätigt wird.
  21. 21. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Schließeinheit magnetisch betätigt wird.
  22. 22. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß mit mindestens einem ersten Schalter der Steuer- und/oder der Motorstromkreis in der Betriebsstellung geschlossen und in der Unterbrechungsstellung unterbrochen werden.
  23. 23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß mit mindestens einem zweiten Schalter der mindestens eine erste Schalter in der Betriebsstellung gehalten wird.
  24. 24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine zweite Schalter durch die Steuer- und Regeleinheit betätigt wird.
  25. 25. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteintervall (ΔtHalt) vorgegeben wird.
  26. 26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteintervall (ΔtHalt) durch die Steuer- und Regeleinheit vorgegeben wird.
  27. 27. Verfahren nach einem der Ansprüche 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, daß der Beginn des Halteintervalls (ΔtHalt) durch den Beginn des Betriebsintervalls (ΔtBetrieb) vorgegeben wird.
  28. 28. Verfahren nach einem der Ansprüche 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, daß der Beginn des Halteintervalls (ΔtHalt) durch das Ende des Betriebsintervalls (ΔtBetrieb) vorgegeben wird.






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