Technische Information

Lösungen für die Medizintechnik – präzise, zuverlässig
und langlebig
Die Medizintechnik ist in vielerlei Hinsicht ein äußerst sensibler Industriebereich. Menschen befinden sich in einer schwierigen Ausnahmesituation, weil ihre Gesundheit – eines der wertvollsten Güter – in Mitleidenschaft gezogen ist. Existenz- und Zukunftsängste liegen imWettstreit mit der Hoffnung auf Heilung und Genesung. In dieser Situation treffen die Patienten unmittelbar auf Hochtechnologie für dieDiagnose und Therapie, die genau diesen inneren Wettstreit widerspiegelt. Sie können die Technologie nicht begreifen, sie flößt ihnen unter Umständen sogar Angst ein. Gleichzeitig richtet sich ihre ganze Hoffnung auf die Möglichkeiten eben dieser Geräte und Anlagen. Dasgilt natürlich auch für das Labor, mit dessen Hightech-Einrichtung die Patienten allerdings nur mittelbar in Berührung kommen.
In diesem sensiblen Umfeld müssen medizintechnische Geräte und Anlagen sich behaupten. Sie können dies einerseits durch einenmaximalen Patientenkomfort. Dazu gehört zum Beispiel die möglichst ruhige, ruckfreie Bewegung des Patiententischs oder Behandlungsstuhls. Sie können dies andererseits aber vor allem auch durch sichere Diagnosen und effektive Therapien, die dem Patienten Vertrauen geben. Dafür sind hochpräzise Steuerungen erforderlich, die beispielsweise das Röntgensystem eines Computertomographen in
kleinsten Schritten für möglichst viele Schnittbilder und eine hohe Auflösung oder die Linearbeschleuniger von Bestrahlungsgeräten exakt
positionieren.

Sowohl für den Patientenkomfort als auchfür die hochpräzise Steuerung der Medizintechnik bietet HEIDENHAIN ein umfassendes Programm mit Längen- und Winkelmessgeräten sowie Drehgebern an, die dieAnforderungen der Medizintechnik optimal
erfüllen und darüber hinaus kundenspezifisch an spezielle Anforderungen angepasst
werden können:• hohe Positioniergenauigkeit• spielfreie Messung• hohe Zuverlässigkeit und Ausfallsicherheit• hohe Robustheit• kompakte Bauweise

November 2013

HEIDENHAIN-Lösungen für die Medizintechnik
Einsatz in der Diagnose

Für die Diagnose haben sich – neben dermanuellen Untersuchung und der Diagnostik über Laborwerte von Blut- und Gewebeproben – vor allem bildgebende Verfahren
wie z. B. das Röntgen, die Computertomographie CT oder die Magnetresonanztomographie MRT etabliert. Sie gewähren demArzt ohne invasiven Eingriff einen Blick inden Körper des Patienten. Allerdings wirdder Patient bei den radiologischen Diagnoseverfahren mit einer Strahlungsdosis belastet, die umso geringer ausfallen kann, jepräziser Patient, Strahlungsquelle (Röntgenröhre) und Detektor positioniert werden.

Lineare BewegungenLineare Bewegungen müssen in der Regelbeim Verfahren des Patiententischs gemessen und geregelt werden. Hier steht zunächst der Patientenkomfort im Fokus.
Damit der Patient bequem auf der Liege
Platz nehmen kann, verfügt sie über eine
Höhenverstellung. Bei modernen CT- undMRT-Geräten wird der Patient dann auf
dem Tisch liegend in den Scanbereich hineingefahren. Sowohl bei der Höhenverstellung als auch beim Verfahren kommt es auf
eine ruckfreie, angenehme Bewegung an,die dem Patienten das Gefühl von Sicherheit sowie Geborgenheit vermittelt und ihn
natürlich auch schmerzfrei transportiert.
Im Scanbereich des Diagnosegerätes
kommt es dann zunächst auf eine exakte
Positionierung des Patienten bzw. des zu
untersuchenden Körperteils für den Start
der Untersuchung an. Danach muss derPatient – je nach Diagnoseverfahren –hochpräzise und definiert durch den Scanbereich verfahren werden, damit Bilder inder gewünschten Schichtung und mit dererforderlichen Auflösung generiert werden.

Längenmessgeräte für hohen Patientenkomfort und hochgenaue Bilder
Absolute Längenmessgeräte von HEIDENHAIN erfüllen alle Anforderungen für den
Einsatz in modernen Diagnosegeräten. Ihre
feine Teilung und die photoelektrische Abtastung übertragen absolute, hochaufgelöste Positionswerte in kurzen Zykluszeiten.
Das ermöglicht eine hochdynamische Regelung des Antriebs für den Patiententischmit kaum wahrnehmbaren Beschleunigungs- sowie Bremsvorgängen und sehr
gleichmäßigen Fahrbewegungen. Außerdem stehen die Positionswerte dank derabsoluten Messung jederzeit und unmittelbar zur Verfügung.
Ein hohes Maß an Selbstüberwachung undDiagnose gewährleistet die Funktionssicherheit der Längenmessgeräte von HEIDENHAIN und liefert Daten für eine präventive
Service- und Wartungsintervallsteuerung.
Die elektronische und mechanische Anbindung an das jeweilige System ist problemlos möglich.

DrehbewegungenJe nach Diagnosegerät und -technik werden Sender (Quelle) und/oder Empfänger(Detektor) kreisförmig um den Patienten
herum bewegt. Für eine hohe Auflösung
und hervorragende Bildqualität ist eine definierte, unter Umständen auf die Linear­bewegung des Patiententisches exakt
abgestimmte Rotationsbewegung mit konstanter Winkelgeschwindigkeit erforderlich.

Drehgeber und Winkelmessgeräte fürperfekte RotationsbewegungenAbsolute Drehgeber und Winkelmessgeräte liefern die erforderlichen Positionsdaten
zur Steuerung der Rotationsbewegung inhoher Auflösung und in kurzen Zykluszeiten. Durch das absolute Messverfahren
stehen die Messwerte jederzeit unmittelbar zur Verfügung. Eine Referenzfahrt derDiagnosetechnik zur Ermittlung einer Bezugsposition – sozusagen ein Reset auf
eine Nullposition – ist nicht notwendig.
HEIDENHAIN-Winkelmessgeräte zeichnensich durch hohe Genauigkeiten im Winkelsekundenbereich und darunter bis ± 0,4”
aus. Drehgeber von HEIDENHAIN erreichen
Genauigkeiten bis maximal ± 12“. Verschiedenste Ausführungen, z. B. mit angebauter
Statorkupplung oder separater Wellenkupplung, stellen eine problemlose mechanischeMontage sicher. Die elektronische Anbindung erfolgt über marktübliche Schnitt­
stellen.

HEIDENHAIN-Lösungen für die Medizintechnik
Einsatz in der Therapie

Während bei der Diagnose der Patientenkomfort im Vordergrund steht, ist es bei derTherapie die Patientensicherheit. Ganz
gleich, ob es sich um Strahlentherapie oderroboterunterstützte Operationen handelt:
Die Eingriffe erfolgen oftmals an hochsensiblen Bereichen des Körpers wie dem Gehirn, der Wirbelsäule, dem Nervensystemoder lebenswichtigen Organen im Bauchraum.
Ungenauigkeiten bei der Positionierung
und Führung der Therapie-Instrumente können hier weitreichende Folgen haben. Ein
falsch ausgerichteter oder geformter Strahl
in der Radiotherapie, ein nicht exakt platzierter Seed bei der Brachytherapie, ein
falsch geführtes Instrument bei einer robotergestützten Operation und die Behandlung erzielt nicht den gewünschten Erfolg
oder schädigt sogar umliegendes, gesundesGewebe.
Entsprechend wichtig ist eine hochpräzise
Positionierung der Instrumente inklusive
permanentem Feedback des Arztes unddes Bedienpersonals über den aktuellen
Status in Echtzeit.

Positionierung von Strahlen in derRadiotherapie
In der Radiotherapie werden Tumorzellenz. B. durch harte Photonenstrahlung behandelt. Dazu werden beispielsweise Strahlenvon außerhalb des Körpers aus verschiedenen Richtungen auf den Tumor gerichtet,
sodass ihr Überschneidungspunkt exakt imBehandlungsbereich liegt. Dadurch entsteht dort eine Strahlungsdosis, die zur Behandlung ausreicht, während der einzelne
Strahl ohne Gefahr für das von ihm durchwanderte Gewebe ist.
Damit der Überschneidungspunkt derStrahlen möglichst genau im gewünschten
Behandlungsbereich liegt, ist eine sehr

genaue Ausrichtung der Strahlungsquellen
erforderlich. Sie müssen einerseits auf einer Radiusbahn um den Patienten positioniert und dort andererseits auch noch einmal im richtigen Winkel zum Patienten
ausgerichtet werden. Positionierungsfehler
von nur wenigen Winkelsekunden können
sich potenzieren und dann aufgrund dersehr dünnen Strahlenbündel dazu führen,
dass kein optimaler Überschneidungspunktentsteht. Ausschlaggebend ist hier die
hohe Ausfallsicherheit und Zuverlässigkeit
der Längen- und Winkelmesstechnik von
HEIDENHAIN auch im Hinblick auf hohe
Strahlungsdosen, die elektrische Bauteile
beeinflussen oder zerstören können.

Führung von Instrumenten und SeedsWährend es in der Radiotherapie um die
präzise Ausrichtung von Strahlenquellen,
die sich außerhalb des Körpers befinden,
auf ein Ziel im Patienten geht, werden bei
roboterunterstützten Operationen oder inder Brachytherapie tatsächlich Instrumenteoder Implantate und sogenannte Seeds
durch den Körper bewegt. Gerade weildiese Therapieformen als minimalinvasivgelten, erfordern sie höchste Präzision bei
der Steuerung der Instrumente vorbei angesundem, eventuell hoch empfindlichem
Gewebe hin zum Operations- bzw. Implantationsziel. Dort angekommen, verlangt die
Steuerung der Instrumente während dereigentlichen Operation ebenfalls ein
Höchstmaß an Präzision auf engstem
Raum, um das Operationsziel effektiv undmöglichst ohne ungewollte Schädigungengesunden Gewebes zu erreichen.

Die Führung und Bedienung der Instrumente bei diesen Therapieformen erfordert sowohl eine hochpräzise Längen- als auch
Winkelmesstechnik mit höchster Auflösung der Messergebnisse. Der Bediener
muss zu jedem Zeitpunkt der Operation
exakt wissen, wo sich das geführte Instrument gerade im Körper befindet und welche
Position es dort einnimmt. Dazu gehören
beispielsweise die Ausrichtung einer Minikamera, sowie die Stellung eines Mikrogreifers oder des Kauters bei der Elektrokaustik. Dann muss das Instrument dieBedienbefehle des Operateurs exakt ausführen. Außerdem muss das Operationssystem ausfall­sicher sein – allesamt
Anforderungen, die Längen- und Winkelmessgeräte von HEIDENHAIN sicher er­
füllen. Sie liefern spielfreie Messdaten mit
hoher Auflösung, ihre Schnittstellen sorgenfür eine schnelle Datenübertragung an die
Steuerungselektronik für eine verzögerungsfreie Bedienung.

HEIDENHAIN-Lösungen für die Medizintechnik
Einsatz im Labor

Moderne medizinische Labore zeichnensich durch hochautomatisierte Prozesse mithoher Wiederholgenauigkeit aus. Ihre Aufgabe ist die Analyse kleinster Einzelproben
in großen Losen binnen kürzester Zeit.
Deshalb enthalten beispielsweise Mikro­
titerplatten immer kleinere, immer dichterzueinander platzierte Kavitäten. Auf dieseWeise lassen sich große Probenlose bei
nur geringem Einsatz teurer Reagenzienanalysieren.
Damit die Ergebnisse der Analysen absolut
zuverlässig und korrekt sind, müssen Laborgeräte wie z. B. Pipettierautomaten für das
Liquid Handling hochpräzise gesteuert werden. Ein fehlerhafter Flüssigkeitstransfer
hätte falsche Ergebnisse und die Zerstörung
von wertvollem, ggf. unwiederbringlichem
Probenmaterial zur Folge.
Wie wichtig die Genauigkeit moderner La­
bortechnik ist, zeigt auch die Tatsache, dassviele Geräte mit redundanter Messtechnik
ausgestattet sind, die permanent eine Kontrollprüfung der Position durchführt.

Absolute Positionsgenauigkeit
Hohe Positionsgenauigkeit bei hohen Verfahrgeschwindigkeiten stellen absolute
Längen- und Winkelmessgeräte von
HEIDENHAIN sicher. Durch die absolute
Messung liegt jederzeit eine genaue Information über die Position z. B. der Pipetten
im Pipettierautomaten vor. Die hohe Auflösung der Messgeräte und der schnelle Datentransfer von und zur Steuerung erlaubeneine sehr präzise Positionierung, gleichzeitig aber auch ein sehr ruhiges, gleichmäßiges Regelverhalten für das ruckfreie Verfahren der Proben.
Für Rotationssysteme stehen absolute
Winkelmessgeräte mit einer Messgenauigkeit von bis zu ± 0,4” zur Verfügung. Fürlineare Systeme bietet HEIDENHAIN
Längenmessgeräte der Genauigkeitsklasse± 3 µm bis zu einer Messlänge von 28 m
an. Damit können auch lange Mess- undRegelstrecken in verketteten Laborstrecken
hochpräzise überprüft und gesteuert werden.

Perfekter Rundlauf
In zahlreichen Laborprozessen kommen
Geräte zum Einsatz, die definierte Rotationszyklen mit höchster Rundlaufgenauigkeit
bei wechselnden Drehzahlen durchführen
müssen. Zur genauen Steuerung der Rotation sind absolute Winkelmessgeräte bisDrehzahlen von 1 500 min-1 und Drehgeber
bis Drehzahlen von 12 000 min-1 bestens
geeignet. Auch in diesen Anwendungs­
fällen sorgen die hohe Auflösung derHEIDENHAIN-Messgeräte und die schnelle
Datenübermittlung für hochpräzisen Rundlauf, sanftes Beschleunigen oder Bremsen
und schnelles Ansprechverhalten auf Steuerungsbefehle.

Messgeräte von HEIDENHAIN
Mess- und regeltechnische Kompetenzen

HEIDENHAIN ist weltweit einer der Technologieführer bei Längen- und Winkelmessgeräten, Drehgebern sowie Positionsanzeigen
für Maschinen und Anlagen. Diesen Erfolg
erreicht HEIDENHAIN dadurch, dass das
Unternehmen das kontinuierliche Streben
nach technisch führenden Produkten mit
Beständigkeit, Kundennähe und Praxisorientierung kombiniert. Dazu gehört der Erfahrungsaustausch mit Wissenschaft undForschung auf der einen, Anwendern undKunden auf der anderen Seite.
Messtechnische Kompetenz auf dem Gebiet der Längen- und Winkelmessung beweisen zahlreiche, speziell auf den Anwender zugeschnittene Lösungen. Dazu zählen
die für viele Standardlabors der Welt ent­
wickelten und gebauten Mess- und Prüfgeräte ebenso wie die Winkelmessgeräte fürverschiedene Teleskope und SatellitenEmpfangsantennen. Das hier gewonnene
Know-how überträgt HEIDENHAIN natürlich auf alle Produkte von der kundenspezifischen Lösung für die Industrie bis hin zur
Serienfertigung.

Maßverkörperung und absolutes Messverfahren
HEIDENHAIN-Messgeräte mit optischer
Abtastung benutzen Maßverkörperungenaus regelmäßigen Strukturen, sogenannten
Teilungen. Sie verfügen über feine Teilungsperioden bis zu 2 µm und kleiner, kombiniert
mit hoher Kantenschärfe und guter Homogenität der Teilung. Zusammen mit dem
photoelektrischen Abtastverfahren ist diesefeine Teilung maßgebend für die hohe Güte
der Ausgangssignale von HEIDENHAINLängen- und Winkelmessgeräten, Drehgebern sowie Positionsanzeigen.
Beim absoluten Messverfahren steht derPositionswert unmittelbar nach dem Einschalten des Messgeräts zur Verfügung.
Diese absolute Positionsinformation wird
aus der Teilung der Maßverkörperung, die
als serielle Codestruktur aufgebaut ist, undeiner separaten Inkrementalspur, die fürden Positionswert interpoliert wird, ermittelt.

Vorteile für die Medizintechnik
Medizintechnische Geräte müssen vielfältige
Linear- und Drehbewegungen ohne Positionierungsfehler ausführen. Diese Anforderung können HEIDENHAIN-Längen- undWinkelmessgeräte, Drehgeber und Posi­
tionsanzeigen perfekt erfüllen. Denn dieVorteile der feinen Maßverkörperung unddes absoluten Messverfahrens sind besonders für medizintechnische Anwendungeninte­ressant. Sie ermöglichen:• hochgenaue Positionierung• sichere Positionserfassung auch imstromlosen Zustand• hohe Systemgenauigkeit• hohe Auflösung der Regelschritte
Die kompakte, vollintegrierte Bauweise derLängen- und Winkelmessgeräte, Drehgeber
sowie Positionsanzeigen von HEIDENHAIN
erlaubt den Einsatz selbst unter beengten
Einbauverhältnissen. Gleichzeitig arbeiten
sie absolut zuverlässig mit hoher Ausfall­sicherheit.

Messgeräte von HEIDENHAIN
Weiterführende Informationen

Prospekt
Messtaster

Prospekt
Lieferübersicht

Lieferübersicht
LängenmessgeräteMesstaster

Längenmessgerätefürgesteuerte
MesstasterWerkzeugmaschinen
Winkelmessgeräte
DrehgeberBahnsteuerungenTastsysteme
Positionsanzeigen

SeptemberAugust20122013

November 2007

Prospekt
Winkelmessgeräte mit Eigenlagerung

Prospekt
Offene Längenmessgeräte

OffeneLängenmessgeräte

März 2012

Inhalt:Absolute Längenmessgeräte
LIC
Inkrementale Längenmessgeräte
LIP, PP, LIF, LIDA

Winkelmessgeräte
mit Eigenlagerung

August 2013

Inhalt:Absolute Winkelmessgeräte
RCN, ECN
Inkrementale Winkelmessgeräte
RON, RPN, ROD

Prospekt
Winkelmessgeräte ohne EigenlagerungProspekt
DrehgeberInhalt:Absolute Drehgeber
ECN, EQN, ROC, ROQ
Inkrementale Drehgeber
ERN, ROD

Inhalt:HEIDENHAIN-ACANTOHEIDENHAIN-SPECTOHEIDENHAIN-METROHEIDENHAIN-CERTO

Winkelmessgeräteohne Eigenlagerung

Inhalt:Inkrementale Winkelmessgeräte
ERA, ERO, ERP

September 2011

Kataloge, Prospekte und Produkt­
informationen finden Sie unter������������������������������������������������������������������������������������� �������������� ���������������������������������������

www.heidenhain.de/doku�����������������

1087345-10 · 0.5 · 11/2013 · H · Printed in Germany*I_1087345-10*