Kollisionserkennungseinrichtung, medizinisches Gerät und Verfahren zum Betrieb eines medizinischen Geräts

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Kollisionserkennungseinrichtung für ein medizinisches Gerät, ein medizinisches Gerät mit ei- ner Kollisionserkennungseinrichtung und ein Verfahren zum Betreib eines medizinischen Geräts mit einer Kollisionserken- nungseinrichtung, wobei zwei unterschiedliche Kollisionser- kennungsverfahren zum Einsatz kommen. Hintergrund der Erfindung

Medizinische Geräte, insbesondere solche mit wenigstens einer bewegten Komponente, bergen das Risiko, dass Komponenten des medizinischen Geräts miteinander kollidieren oder gar Perso- nen oder Gegenstände auf unerwünschte Weise mit Komponenten in Berührung kommen. Daher wurde im Stand der Technik bereits vorgeschlagen, zum Personen- und Maschinenschutz Kollisions- erkennungseinrichtungen zu verwenden, die einen Kontakt eines Teils des medizinischen Geräts mit anderen Komponenten des medizinischen Geräts oder einer Person detektieren können. Eine derartige Gefahrensituation wird in einer Auswerteeinrichtung des medizinischen Geräts festgestellt und sorgt für entsprechende Maßnahmen, wie beispielsweise das Anhalten ei ^¬ ner Bewegung einer bewegbaren Komponente des medizinischen Geräts und/oder die Ausgabe von Warnhinweisen.

Eine weitere Anforderung im Bereich der medizinischen Geräte sind die Robustheit und Desinfizierbarkeit von Kontaktteilen, die auch für Kollisionserkennungseinrichtungen gültig sind.

Viele im Stand der Technik bekannte Kollisionserkennungsein- richtungen zur Kraft-, Kollisions- und/oder Druckmessung erfassen Messwerte nur punktuell und räumlich begrenzt, bei- spielsweise im Fall einer Kraftmessdose oder eines üblichen Drucksensors. Zwar sind grundsätzlich Kollisionserkennungs- einrichtungen zur flächigen Detektion bekannt geworden, beispielsweise in der Sicherheitstechnik verwendete Schaltmatten und Schaltleisten sowie taktile Fußböden zur Detektion, ob beispielsweise ältere Menschen am Fußboden liegen, allerdings erfüllen die vorgestellten Sensorprinzipien nicht die bei medizintechnischen Vorrichtungen vorliegenden Zusatzanforderungen, insbesondere an die Desinfizierbarkeit und die Robust- heit.

Beispielhaft wird in der Offenlegungsschrift US 2010/0061509 AI eine gattungsgemäße Kollisionserkennungseinrichtung gemäß dem Stand der Technik beschrieben.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine weitere Kollisionserken- nungseinrichtung, ein weiteres medizinisches Gerät mit einer Kollisionserkennungseinrichtung und ein weiteres Verfahren zum Betrieb eines medizinischen Geräts mit einer Kollisions- erkennungseinrichtung anzugeben, die Kollisionen mit Objekten robust und sicher im klinischen Alltag erkennen. Gemäß der Erfindung wird die gestellte Aufgabe mit der Kolli- sionserkennungseinrichtung, dem medizinischen Gerät und dem Verfahren zum Betrieb eines medizinischen Geräts der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Erfindungsgemäß besteht die Vorrichtung aus einem flächenhaf ^¬ ten Näherungssensor und einem flächenhaften taktilen Sensor, die zueinander quasi parallel (Sandwichstruktur) angeordnet sind und daher sowohl die Näherung eines Objekts als auch ei- ne Berührung mit dem Objekt erfassen können. Die beiden Sensoren sind zumindest teilweise gewebeartig ausgeführt, wo ^¬ durch die Sensoren sehr empfindlich und beweglich sind. Taktile Sensoren sind dem menschlichem Tastsinn nachempfunden. Sie dienen zur Aufnahme und Erkennung von Informationen durch den mechanischen Kontakt mit Objekten. Näherungssensoren sind der Klasse der nichttaktilen Sensoren zugeordnet und werden zur Ortung von Objekten in einem bestimmten, vorgebbaren Abstand eingesetzt.

Die Erfindung beansprucht eine Kollisionserkennungseinrich- tung für ein medizinisches Gerät, beispielsweise ein mobiles C-Bogen Röntgengerät, mit einem flächig ausgebildeten takti- len Sensor, der eine Berührung des medizinischen Geräts mit einem Objekt erkennt, und mit einem flächig ausgebildeten Näherungssensor, der eine Näherung des Objekts erkennt, wobei der taktile Sensor und der Näherungssensor zumindest teilwei- se gewebeartig ausgebildet sind.

Durch die Kombination eines taktilen Sensors mit einem Näherungssensor können bereits Annäherungen eines Objekts erkannt werden. Die gewebeartige Sensorstruktur ermöglicht einen fle- xiblen und sensiblen Aufbau.

In einer Weiterbildung der Erfindung können der taktile Sensor und der Näherungssensor jeweils mehrschichtig aufgebaut sein. Durch die Mehrschichtigkeit des Aufbaus können beide Sensoren Komponenten kostengünstig gemeinsam nutzen.

In einer weiteren Ausführungsform kann der taktile Sensor als resistiver Sensor und der Näherungssensor als kapazitiver Sensor ausgebildet sein. Dadurch kommen unterschiedliche phy- sikalische Prinzipien der Objekterkennung zum Einsatz.

In einer weiteren Ausführungsform weist die Einrichtung eine Knautschschicht, die einen Nachlaufweg verschafft, eine leit ^¬ fähige, textile erste Sensorschicht, eine leitfähige, textile zweite Sensorschicht, eine leitfähige, textile dritte Sensor ^¬ schicht, eine erste Trennschicht, die die erste und die zwei ^¬ te Sensorschicht voneinander elektrisch isoliert, eine zweite Trennschicht, die die zweite und die dritte Sensorschicht voneinander elektrisch isoliert, und eine Oberflächenschicht oberhalb der dritten Sensorschicht auf, wobei die erste

Trennschicht, die erste Sensorschicht und die zweite Sensor ^¬ schicht den taktilen Sensor bilden, und wobei die zweite Trennschicht, die zweite Sensorschicht und die dritte Sensor ^¬ schicht den Näherungssensor bilden.

In einer Weiterbildung weist die Einrichtung eine Knautschschicht, die einen Nachlaufweg verschafft, eine leitfähige, textile erste Sensorschicht, eine leitfähige, textile zweite Sensorschicht, eine erste Trennschicht, die die erste und die zweite Sensorschicht voneinander elektrisch isoliert, und ei ^¬ ne Oberflächenschicht oberhalb der zweiten Sensorschicht auf, wobei die erste Sensorschicht, die zweite Sensorschicht und die erste Trennschicht zugleich den taktilen Sensor und den Näherungssensor bilden. Mit Hilfe dieses Aufbaus kann eine Sensorschicht eingespart werden.

In einer Weiterbildung kann die Oberflächenschicht als naht- lose Oberfläche insbesondere als Sprühbeschichtung ausgebil ^¬ det sein. Dadurch können auch komplexe Oberflächenstrukturen geschützt werden.

Des Weiteren kann die Kollisionserkennungseinrichtung mindes- tens eine dem medizinischen Gerät zugeordnete Gehäuseschale (auch Cover genannt) aufweisen.

In einer Weiterbildung können der taktile Sensor, der Näherungssensor, die Knautschschicht und die Oberflächenschicht zumindest teilweise die Gehäuseschale bilden.

In einer weiteren Ausführungsform können der taktile Sensor, der Näherungssensor, die Knautschschicht und die Oberflächenschicht in der Gehäuseschale angeordnet sein.

In einer Weiterbildung können der taktile Sensor, der Näherungssensor, die Knautschschicht und die Oberflächenschicht auf der Gehäuseschale angeordnet sein. In einer weiteren Ausprägung können der Näherungssensor und/oder der taktile Sensor zusätzlich als Schaltsensor zur Steuerung und Bedienung des medizinischen Geräts ausgebildet sein. Dadurch können Funktionen des medizinischen Geräts gesteuert und bedient werden.

In einer weiteren Ausführungsform können der taktile Sensor und/oder der Näherungssensor in Abschnitte unterteilt sein, die eine Berührung oder Näherung örtlich auflösen. Dadurch ist es möglich, den Ort einer Berührung oder Näherung genau zu lokalisieren.

Die Erfindung beansprucht auch ein medizinisches Gerät mit einer erfindungsgemäßen Kollisionserkennungseinrichtung . Bevorzugt können dies Röntgenbildgebungsgeräte oder Patienten ^¬ liegen sein.

Die Erfindung beansprucht auch ein Verfahren zum Betrieb ei- nes bewegbaren medizinischen Geräts mit einer erfindungsgemä ^¬ ßen Kollisionserkennungseinrichtung, wobei eine Bewegung des medizinischen Geräts gestoppt wird, wenn der taktile Sensor eine Berührung mit dem Objekt erkennt und/oder der Näherungs ^¬ sensor eine Näherung des Objekts innerhalb eines vorgebbaren Abstands erkennt. Die Erfindung bietet den Vorteil, dass un ^¬ ter allen Betriebsumständen eine ernste Kollision vermieden werden kann.

Weitere Besonderheiten und Vorteile der Erfindung werden aus den nachfolgenden Erläuterungen eines Ausführungsbeispiels anhand von schematischen Zeichnungen ersichtlich.

Es zeigen: Fig. 1: eine Schnittansicht durch eine Kollisionserken- nungseinrichtung,

Fig. 2: eine Schnittansicht durch eine weitere Kollisions- erkennungseinrichtung, Fig. 3: ein Schaltbild einer Kollisionserkennungseinrich- tung und

Fig. 4: eine räumliche Ansicht einer Gehäuseschale. Detaillierte Beschreibung eines Ausführungsbeispiels

Fig. 1 zeigt den Aufbau einer Kollisionserkennungseinrichtung eines medizinischen Geräts anhand eines Querschnitts durch die Sensoren der Kollisionserkennungseinrichtung . Auf einer Knautschschicht 6, die bei Berührung des medizinischen Geräts mit einem Objekt einen Nachlaufweg sicherstellt, befindet sich eine gewebeartige, leitfähige erste Sensorschicht 3, ei ^¬ ne elektrisch isolierende erste Trennschicht 7 und eine leit ^¬ fähige, gewebeartige zweite Sensorschicht 4. Sie bilden einen flächigen taktilen Sensor 1 in einer sandwichartigen Struktur. Die erste Trennschicht 7 ist beispielsweise aus Schaum ^¬ stoff und besitzt Durchbrüche, durch die hindurch die erste und die zweite Sensorschicht 3, 4 sich bei einem Zusammendrü ^¬ cken der ersten Trennschicht 7 berühren können, wodurch ein elektrischer Kontakt gebildet wird, der erfasst werden kann.

Oberhalb der zweiten Sensorschicht 4 sitzt eine elektrisch isolierende zweite Trennschicht 8, auf der eine leitfähige, gewebeartige, flächige dritte Sensorschicht 5 angeordnet ist. Die zweite Sensorschicht 4 bildet zusammen mit der zweiten

Trennschicht 8 und der dritten Sensorschicht 5 einen flächi ^¬ gen Näherungssensor 2. Dabei bilden die zweite Sensorschicht 4, die zweite Trennschicht 8 und die dritte Sensorschicht 5 als Kondensator. Die zweite Trennschicht 8 bildet das Die- lektrikum des Kondensators. Objekte, die sich dem Näherungs ^¬ sensor 2 nähern, verändern die Kapazität des Kondensators, was erfasst werden kann.

Zum Schutz der Sensoren 1 und 2 ist eine Oberflächenschicht 9 außen angeordnet, die die Sensoren 1 und 2 gegenüber äußeren Einflüssen schützt und im klinischen Alltag leicht und steril gereinigt werden kann. Bevorzugt handelt es sich bei der Oberflächenschicht 9 um eine Sprühbeschichtung aus Kunst- stoff, die einfach auch dreidimensional aufgetragen werden kann. Alternativ kann die Oberflächenschicht 9 auch eine Polsterung sein. Fig. 2 zeigt den Aufbau einer weiteren Kollisionserkennungs- einrichtung eines medizinischen Geräts anhand eines Querschnitts durch die Sensoren der Kollisionserkennungseinrich- tung. Auf einer Knautschschicht 6, die bei Berührung des me ^¬ dizinischen Geräts mit einem Objekt einen Nachlaufweg sicher- stellt, befindet sich eine gewebeartige, leitfähige, flächig ausgebildete erste Sensorschicht 3, eine elektrisch isolie ^¬ rende erste Trennschicht 7 und eine leitfähige, gewebeartige, flächig ausgebildete zweite Sensorschicht 4. Sie bilden einen flächigen taktilen Sensor 1 und einen flächigen Näherungsen- sor 2 in einer sandwichartigen Struktur. Die erste Trennschicht 7 ist beispielsweise aus Schaumstoff und besitzt Durchbrüche, durch die hindurch die erste und die zweite Sen ^¬ sorschicht 3, 4 sich bei einem Zusammendrücken der ersten Trennschicht 7 berühren können, wodurch ein elektrischer Kon- takt gebildet wird, der erfasst werden kann.

Die erste Sensorschicht 3, die erste Trennschicht 7 und die zweite Sensorschicht 4 bilden auch einen Kondensator. Die erste Trennschicht 7 bildet das Dielektrikum des Kondensa- tors . Objekte, die sich dem Näherungssensor 2 nähern, verändern die Kapazität des Kondensators, was erfasst werden kann.

Zum Schutz der Sensoren 1 und 2 ist eine Oberflächenschicht 9 außen angeordnet, die die Sensoren 1 und 2 gegenüber äußeren Einflüssen schützt und einfach gereinigt werden kann. Bevorzugt handelt es sich bei der Oberflächenschicht 9 um eine Sprühbeschichtung aus Kunststoff, die einfach auch dreidimensional aufgetragen werden kann. Alternativ kann die Oberflächenschicht 9 auch eine Polsterung sein.

Die Sensoren 1 und/oder 2 der Fig. 1 oder Fig. 2 können auch in Abschnitte/Felder unterteilt sein, so dass auch der Ort einer Berührung oder Näherung erfasst werden kann. Zusätzlich können die Sensoren 1 und/oder 2 auch als Schaltsensoren ausgebildet sein, indem eine Berührung oder Näherung einen

Schaltvorgang im medizinischen Gerät auslösen kann. Fig. 3 zeigt ein Schaltbild der Kollisionserkennungseinrich- tung nach Fig. 1 oder Fig. 2. Der taktile Sensor 1 und der Näherungssensor 2 sind elektrisch mit einer Rechen- und Auswerteeinheit 11 verbunden. Der taktile Sensor 1 ist bei ^¬ spielsweise resistiv ausgeführt. Eine Änderung des Wider- Stands kann von der Rechen- und Auswerteeinheit 11 erfasst werden. Der Näherungssensor 2 kann beispielsweise kapazitiv ausgeführt sein. Die Näherung eines Objekts verändert die Ka ^¬ pazität des Näherungssensors 2, was von der Rechen- und Aus ^¬ werteeinheit 11 erfasst wird. Die Rechen- und Auswerteeinheit 11 kann dann bei Erkennen einer Näherung eines Objekts oder einer Berührung durch ein Objekt die Bewegung des medizinischen Geräts oder eines Teils des medizinischen Geräts stop ^¬ pen. Zusätzlich oder alternativ kann ein Warnsignal ausgegeben werden.

Fig. 4 zeigt eine räumliche Ansicht einer Gehäuseschale 10 eines medizinischen Geräts, in der eine Kollisionserkennungs- einrichtung nach Fig. 1 oder Fig. 2 integriert ist. Auf der Gehäuseschale 10 befindet sich eine aufgesprühte Oberflächen- schicht 9. Mit einem derartigen Aufbau können nicht nur flä ^¬ chenhafte sondern einfach auch räumliche Strukturen gebildet werden .

Obwohl die Erfindung im Detail durch die Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, ist die Erfindung durch die offenbarten Beispiele nicht eingeschränkt und ande ^¬ re Variationen können vom Fachmann daraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Bezugs zeichenliste

1 taktiler Sensor

2 Näherungssensor

3 erste Sensorschicht

4 zweite Sensorschict

5 dritte Sensorschicht

6 Knautschschicht

7 erste Trennschicht

8 zweite Trennschicht

9 Oberflächenschicht

10 Gehäuseschale

11 Rechen-und Auswerteeinheit