用于医疗技术设备的碰撞传感器装置和医疗技术设备

摘要

本发明涉及一种用于医疗技术设备(3)的碰撞传感器装置(1、1’)，该碰撞传感器装置在多层的平面层结构中包括：具有两个通过距离保持层(6)分开的传感器(4’、5’)的传感器结构，至少一个连接在传感器(4’、5’)上的用于提供超程的皱褶层(7)，和在碰撞传感器装置(1、1’)的安装状态中在背离医疗技术设备(3)的侧上提供的外部表面层(8)。

说明书

技术领域

本发明涉及用于医疗技术设备的碰撞传感器装置和医疗设备，以及带有至少一个此碰撞传感器装置的医疗技术设备。 

背景技术

医疗技术设备特别是带有至少一个运动部件的医疗技术设备具有一定的风险，即设备的部件相互碰撞或甚至以不希望的方式使部件与人员接触。因此，现有技术中已建议将碰撞传感器用于人员和机器保护，所述碰撞传感器可检测医疗技术设备的部分与医疗技术设备的另外的部分或与人员的接触。此危险情况在医疗技术设备的控制装置内被确定且确保相应的措施，例如停止医疗技术设备的可运动部件的运动和/或输出警告提示。 

在医疗技术设备领域中的另外的要求是接触部分的稳定性和可消毒性，该要求也适用于碰撞传感器。 

许多在现有技术中已知的用于力测量、碰撞测量和/或压力测量的碰撞传感器仅点状地或空间上有限地记录测量值，例如在测力计或通常的压力传感器的情况中。虽然基本上已知用于平面检测的碰撞传感器装置，例如使用在安全技术中的开关垫或开关条以及用于检测例如是否存在老年人躺在地板上的触觉底板。然而，所建议的传感器原理不满足在医疗技术设备中存在的附加要求，特别是对于可消毒性和稳定性的附加要求。 

发明内容

因此，本发明的任务是实现用于医疗技术设备的平面碰撞传感器装置，所述平面碰撞传感器装置可在较大的面上检测接触，且满足医疗技术领域中的其他的前提条件。 

为解决此任务，根据本发明建议了用于医疗技术设备的碰撞传感器装置，所述碰撞传感器装置在多层的平面结构中包括： 

-具有两个通过距离保持层分开的、提供分开的测量数据的传感器的传 感器结构， 

-至少一个连接在传感器上的用于提供超程(Nachlaufweg)的皱褶层，和 

-在碰撞传感器装置的安装状态中在背离医疗技术设备的侧上提供的外部表面层。 

本发明利用了如下事实，即已知允许形成平面传感器的现代传感器技术，所述平面传感器优选地是织物层，所述织物层特别有利地在层结构中与可实现医疗技术要求的表面层可组合。相应地建议了简单的平面碰撞传感器装置，所述平面碰撞传感器装置以“夹层”的形式通过将不同的材料特别是纺织物和材料按照不同的厚度而构建，以可实现在医疗技术中要求的不同的特征。因此，使用表面层实现了对于消毒和稳定性的要求，但也满足了在视觉形象例如颜色方面的要求。褶皱层提供超程，所述超程在发生碰撞时形成防损伤的缓冲，这实现了控制装置的及时反应和/或通过警告提示实现了对于人员的警告。通过在传感器结构旁边所存在的层，因此相应地容易地满足了来自医疗技术的要求。 

因此，总之建议了将“夹层”结构用于柔性地实现接触传感器装置(碰撞传感器装置)的特征，以用于医疗技术中的碰撞保护。 

因此，可实现任意面积的平面碰撞传感器装置，例如在5x5cm的范围内直至覆盖医疗设备的例如机器人臂的整个部件。在此，因为是平面装置，所以层结构的高度明显地小于其其他边界，特别是周长。因此，例如可建议使得层结构的表面的周长超过高度的五十倍。主要取决于皱褶层的高度，层的高度可总地特别地达到5mm至5cm。 

传感器结构可例如具有2mm至8mm的厚度，其最大的部分源自距离保持层。但当然也可根据应用领域构思另外的厚度和尺寸。 

因此，两个分开地工作的传感器通过距离保持层分开，当两个传感器用于在碰撞时分级触发措施时，所述距离保持层可避免测量的相互干扰且如需要也可实现超程。原理上，即给出了在使用优选地基于不同的传感器原理的不同的传感器时的两个优点。一方面，总体上给出了测量的冗余性，这意味着传感器的传感器数据允许相互的可信性确认和/或当传感器的仅一个被触碰时允许碰撞检测，因为例如不涉及另外的测量原理；但另一方面在此情况中也可根据相同的传感器原理工作的两个传感器在距离保持层具有一定的 限定的超程时提供分级的触发。此外，可通过带有连续的取决于力的信号输出的独立的传感器检验整个传感器系统的完整性，且因此可靠地识别第一误差。因此，满足了医疗设备的安全技术要求。 

在分级触发时，医疗技术设备的控制装置可规定，靠近表面层的传感器首先响应。在此情况中，可确定第一触发级，在所述第一触发级中例如首先输出警告提示和/或减缓医疗技术设备的自动运动的部件的运动。如果在一定的时间之后第二传感器也被触碰，则实现第二触发级，其中例如可最终停止部件的自动运动和/或可输出强化的警告提示，特别是当控制装置侧无法对于碰撞过程进行影响时。 

因此，建议了具体的构造，使得两个传感器根据不同的传感器原理构建，其中当应实现分级触发时这也可实现，因为也保持给出冗余。在此，也完全已知应将单独的传感器分布在子层内的传感器原理，例如上部传导子层、中间层和下部传导子层，以在一个传感器层内实现一个根据容性、阻性或感性传感器原理的单独的传感器，如前文所述。 

应提出的是归功于所建议的层结构，在包括至少三层的传感器结构中也可平地实现，因此碰撞传感器装置保持足够平，以布置在医疗技术设备的相应的部件上。 

特别合适的是在所有情况中传感器由织物材料形成。如前所述，可使用在现有技术中已建议的不同的传感器原理用作传感器原理。因此，可建议使用容性传感器原理，和/或阻性传感器原理，和/或感性传感器原理，和/或基于在传感器内的取决于作用在碰撞传感器装置上的压力而具有可变尺寸的至少一个中空空间内的光散射的传感器原理。对于所有这些测量原理，已建议可使用在传感器内的织物材料。因此，在基于容性、阻性和感性测量原理的传感器的情况下需要传导层，其中至少部分地传导的织物材料在现有技术中是已知的，所述材料例如可具有以传导材料特别是碳纳米管涂层的纤维、单独地插入的纤维等。传导的毡也已知。使用其中以传导材料进行刺绣的刺绣材料实现了特别简单的具有位置分辨能力的传感器的实现，其中在相应的传感器中实现了矩阵结构。但这在另外的至少部分地传导的织物材料中也可实现。对于基于中空空间内的光散射的传感器原理，如例如通过DE 698 08293 T2所描述，也已建议弹性和/或织物材料，例如商标名为“Kinotex”的材料。用于传感器的织物材料具有使用织物处理方法简单加工的优点，对此 在下文中将进一步详述。 

距离保持层可合适地由间隔织物和/或泡沫材料形成。间隔织物在现有技术中已知且是双面织物，其中保持距离的连接纤维，即所谓的极纤维将外面成距离地保持。另外，使用泡沫材料也实现了限定的超程或弹性特征。 

在此，在此处应注意的是特别有利的是通过传感器结构形成的传感器或至少一个所述传感器构造为用于位置分辨的测量，为此在现有技术中已存在合适的原理。在基于电或磁相互作用的传感器原理中可构思实现结构化的传导层，例如施加允许测量信号的局部化的矩阵结构。在基于中空空间内的光散射的传感器原理的传感器的情况中，可在不同的位置上引导光导体，使得在此也可构思位置分辨的测量。在此如需要也相应地匹配中空空间结构。 

优选地，褶皱层或至少一个褶皱层在安装状态中朝向医疗技术设备的侧上连接在传感器结构上。以此实现使得尽可能维持传感器结构对于压力的敏感性，而同时实现位于传感器之后的超程，可避免伤害和/或损坏。在此，此外也可构思使得褶皱层或至少一个褶皱层在安装状态中背离医疗技术设备的面上连接在传感器结构上，使得在需要时给出传感器结构的保护，具体而言给出传感器的保护。 

褶皱层也可合适地由间隔织物或泡沫材料形成。在此，褶皱层一般地具有对应于一定的超程的厚度，例如可具有0.5cm至4cm的厚度。在相应的超程的情况下，也可构思褶皱层的另外的厚度，这也取决于材料的压缩硬度 

对于表面层，可合适地建议使其由可清洁的和/或可消毒的材料制成，特别是由人造革制成，和/或具有1mm至10mm的厚度。人造革是稳定的、可清洁且特别地也可消毒的材料，以实现医疗技术设备的希望的要求，其中在此也可实现用于表面层的材料的替代的选择。例如，由塑料制成的橡胶状表面可通过涂层方法和/或焊接方法实现为表面层，所述表面层也具有高的稳定性和希望的可消毒性。 

本发明的特别合适的构造建议所有层是织物层和/或是通过织物连接方法特别是层叠和/或胶合可加工的层，和/或是粘合连接的。以此方式，可完成夹层结构，这通过将单独的层通过纺织工业的方法特别是通过胶合和层叠的方法连接而因此粘合在一起来实现。替代地，也可构思通过缝合和/或刺绣将层连接，例如将其缝合。总体上，这实现了特别简单的且成本低的碰撞 传感器装置的制造。在此应注意到为距离保持层和褶皱层所建议的泡沫材料也很好地适合于以纺织工业的相应的方法与另外的层连接。 

特别地，碰撞传感器装置也具有取决于所使用的传感器原理的读取部件，通过所述部件将由传感器测量的传感器数据提供到医疗技术设备的合适的控制装置上。 

除碰撞传感器装置之外，本发明也涉及医疗技术设备，所述医疗技术设备具有至少一个根据本发明的类型的碰撞传感器装置和评估碰撞传感器装置的传感器数据的控制装置。对于本发明的碰撞传感器装置的全部论述可类似地转用到医疗技术设备，以此也可获得前述优点。 

在此，医疗技术设备可特别地具有至少一个运动部件，其中优选地至少一个运动部件提供有至少一个碰撞传感器装置。因为碰撞传感器装置是平面碰撞传感器装置，所以此外也可构思使得以碰撞传感器装置覆盖医疗技术设备的至少一个运动部件。但也可为医疗技术设备的可与另外的部件和/或设备外部的例如床、椅子等的物体接触的非运动部件提供碰撞传感器装置，而特别是在可能不希望与患者或其他人员接触的部件上提供所述碰撞传感器装置。另外特别优选的是如下构造，即其中碰撞传感器装置的传感器设计为用于位置分辨的测量，在测量之后在控制装置内具有更大的更精确的信息量，所述控制装置可执行相应的措施，例如输出警告提示和/或改变医疗技术设备的可运动部件的运动控制。 

另外，特别优选的构造建议使得在具有两个通过距离保持层分开的传感器的碰撞传感器装置的情况中，控制装置设计为在第一触发级方面评估靠近表面层的传感器的传感器数据，且在第二触发级方面和/或特别在使用不同的传感器原理时评估另外的传感器的传感器数据，以用于传感器数据相互间的可信性确认。例如，在第一触发级中已可减缓部件的运动，而在第二触发级中实现部件的完全停止。也可构思不同的警告级。 

医疗技术设备可特别是图像拍摄装置和/或其他的用于记录患者的数据的测量装置，因为在此设备附近经常检查或处理患者或所使用的物体。具体而言，医疗技术设备可例如是带有C形臂的X射线装置，因为特别地带有多个自由度的C形臂具有一定的碰撞危险。具有至少一个其他的可运动部件特别是机器人臂的医疗技术设备也是根据本发明的碰撞传感器装置的优选的应用领域。 

附图说明

本发明的另外的优点和细节从如下描述的实施例中以及从附图中得到。在此，各图为： 

图1示出了按照第一实施方式的碰撞传感器装置， 

图2示出了按照第二实施方式的碰撞传感器装置，和 

图3示出了根据本发明的医疗技术设备。 

具体实施方式

图1示出了根据本发明的碰撞传感器装置1的横截面视图，所述碰撞传感器装置1已安装在医疗技术设备3的表面2上。在此，为简单起见未图示用于读取而提供的碰撞传感器装置的读取部件，但所述读取部件根据传感器原理当然存在，以向医疗技术设备3的控制装置提供传感器数据。显见，碰撞传感器装置1通过平面层结构形成，其核心件是通过由距离保持层6分开的第一传感器层4和第二传感器层5形成的传感器结构。褶皱层7提供在传感器结构和表面2之间，而碰撞传感器装置向外通过表面层8封闭，所述表面层8在此也侧向地界定了层结构。褶皱层7也可替代地处在传感器层4上方。 

在此第一实施例中，层4、5和6形成根据阻性传感器原理工作的传感器。为此，传感器层4和5构造为至少部分地传导的织物材料，所述层4和5通过不传导的或仅很差地传导的距离保持层6分开，在此通过间隔织物分开。传感器层4和5的传导的区域在此布置为使得在读取时也获得位置信息。如果压力施加在碰撞传感器装置1的表面上，则距离保持层6被压紧，使得传感器层4和5相互接近或甚至接触，这导致电阻的相应的降低。以此方式可检测碰撞。在另外的实施例中，传感器结构也可形成容性或感性传感器。 

褶皱层7由泡沫材料形成且提供了限定的超程，以尽可能避免损坏或损伤。表面层8由稳定的人造革或具有可消毒表面的另外的合适的材料形成。 

显见，所有层是织物层或至少通过纺织连接方法可加工的层，使得在此通过纺织连接方法(在此为层叠和胶合方法)进行层的连接，使得所述层被粘合连接。 

图2示出了相对于图1修改的根据本发明的碰撞传感器装置的第二实施 形式1’，其中传感器层4’和5’分别形成自己的传感器，使得在传感器结构中形成了两个分开地工作的传感器。在此，在传感器层4’和5’中利用了如下的测量原理，即其中通过光导体将光射入到其尺寸取决于作用在碰撞传感器装置1’上的压力而改变的中空空间内，且测量散射光。通过传感器层4’和5’形成的传感器因此也可构造为用于位置分辨的测量。 

此外，此第二实施方式的修改的变体还建议，传感器层4’和5’基于不同的测量原理实现传感器，以因此实现一定的测量冗余性。必要时，需要在传感器层内的子层。 

在此情况中，距离保持层6提供了超程，所述超程负责时间上错开地触发不同传感器，使得可实现不同的触发级，这在下文中结合图3详细解释。 

图3示例性地示出了根据本发明的医疗技术设备3，所述医疗技术设备3在此构造为带有C形臂9的X射线装置，在所述X射线装置上布置了对置的X射线辐射器10和X射线检测器11。C形臂9由通过轮子可运动的台架12支承，在所述台架12内也布置了在此仅示意出的X射线装置的控制装置13，所述控制装置13主要控制C形臂9的自动运动。 

此外示出了与医疗技术设备3相关的患者台4，在所述患者台4上可定位待检查的患者。 

显见，在医疗技术设备3的部件与另外的物体例如与患者台4和/或与人员的碰撞方面存在不同的可能性，因此在医疗技术设备3的不同的位置上布置了碰撞传感器装置1、1’，所述碰撞传感器装置由于平面性、简单可消毒性、稳定性和因此可提供的超程而容易实现，使得碰撞传感器装置1、1’也作为缓冲起作用。碰撞传感器装置1、1’的传感器数据由控制装置13接收和评估。如果涉及根据第二实施方式的因此具有两个时间上错开响应的传感器的碰撞传感器装置1’，则在控制装置13内分别考虑两个触发级。 

在第一触发级中，即当仅通过外部传感器层4’实现的碰撞传感器响应时，首先减缓其上布置了碰撞传感器装置1’的部件的运动，和/或示出第一警告提示。 

如果通过位于更远离表面层8的另外的传感器层5’实现的碰撞传感器也被触碰，则给出第二触发级，其中完全停止所涉及的部件的运动，和/或输出另外的更强的警告提示。 

此外，控制装置13在使用第二实施方式的碰撞传感器装置1’时，利用 碰撞传感器装置1’的不同的传感器的数据作为冗余数据或相互进行可信性确认的数据。 

虽然本发明在细节上通过优选实施例详细图示和描述，但本发明不通过所公开的示例限制，且专业人员可由此导出另外的变体，而不脱离本发明的保护范围。 

附图标记列表 

1   碰撞传感器装置 

1’ 碰撞传感器装置 

2   表面 

3   设备 

4   传感器层 

4’ 传感器层 

5   传感器层 

5’ 传感器层 

6   距离保持层 

7   褶皱层 

8   表面层 

9   C形臂 

10  X射线辐射器 

11  X射线检测器 

12  台架 

13  控制装置 

14  患者台。