用于醫(yī)療技術(shù)設(shè)備的碰撞傳感器裝置和醫(yī)療技術(shù)設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及用于醫(yī)療技術(shù)設(shè)備的碰撞傳感器裝置和醫(yī)療設(shè)備，W及帶有至少一個(gè) 此碰撞傳感器裝置的醫(yī)療技術(shù)設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002] 醫(yī)療技術(shù)設(shè)備特別是帶有至少一個(gè)運(yùn)動(dòng)部件的醫(yī)療技術(shù)設(shè)備具有一定的風(fēng)險(xiǎn)，即 設(shè)備的部件相互碰撞或甚至W不希望的方式使部件與人員接觸。因此，現(xiàn)有技術(shù)中已建議 將碰撞傳感器用于人員和機(jī)器保護(hù)，所述碰撞傳感器可檢測(cè)醫(yī)療技術(shù)設(shè)備的部分與醫(yī)療技 術(shù)設(shè)備的另外的部分或與人員的接觸。此危險(xiǎn)情況在醫(yī)療技術(shù)設(shè)備的控制裝置內(nèi)被確定且 確保相應(yīng)的措施，例如停止醫(yī)療技術(shù)設(shè)備的可運(yùn)動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)和/或輸出警告提示。
[0003] 在醫(yī)療技術(shù)設(shè)備領(lǐng)域中的另外的要求是接觸部分的穩(wěn)定性和可消毒性，該要求也 適用于碰撞傳感器。
[0004] 許多在現(xiàn)有技術(shù)中已知的用于力測(cè)量、碰撞測(cè)量和/或壓力測(cè)量的碰撞傳感器僅 點(diǎn)狀地或空間上有限地記錄測(cè)量值，例如在測(cè)力計(jì)或通常的壓力傳感器的情況中。雖然基 本上已知用于平面檢測(cè)的碰撞傳感器裝置，例如使用在安全技術(shù)中的開(kāi)關(guān)墊或開(kāi)關(guān)條W及 用于檢測(cè)例如是否存在老年人躺在地板上的觸覺(jué)底板。然而，所建議的傳感器原理不滿足 在醫(yī)療技術(shù)設(shè)備中存在的附加要求，特別是對(duì)于可消毒性和穩(wěn)定性的附加要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 因此，本發(fā)明的任務(wù)是實(shí)現(xiàn)用于醫(yī)療技術(shù)設(shè)備的平面碰撞傳感器裝置，所述平面 碰撞傳感器裝置可在較大的面上檢測(cè)接觸，且滿足醫(yī)療技術(shù)領(lǐng)域中的其他的前提條件。
[0006] 為解決此任務(wù)，根據(jù)本發(fā)明建議了用于醫(yī)療技術(shù)設(shè)備的碰撞傳感器裝置，所述碰 撞傳感器裝置在多層的平面結(jié)構(gòu)中包括：
[0007] -具有兩個(gè)通過(guò)距離保持層分開(kāi)的、提供分開(kāi)的測(cè)量數(shù)據(jù)的傳感器的傳感器結(jié) 構(gòu)，
[0008] -至少一個(gè)連接在傳感器上的用于提供超程（化chlaufweg)的皺權(quán)層，和
[0009] -在碰撞傳感器裝置的安裝狀態(tài)中在背離醫(yī)療技術(shù)設(shè)備的側(cè)上提供的外部表面 層。
[0010] 本發(fā)明利用了如下事實(shí)，即已知允許形成平面?zhèn)鞲衅鞯默F(xiàn)代傳感器技術(shù)，所述平 面?zhèn)鞲衅鲀?yōu)選地是織物層，所述織物層特別有利地在層結(jié)構(gòu)中與可實(shí)現(xiàn)醫(yī)療技術(shù)要求的表 面層可組合。相應(yīng)地建議了簡(jiǎn)單的平面碰撞傳感器裝置，所述平面碰撞傳感器裝置夾 層"的形式通過(guò)將不同的材料特別是紡織物和材料按照不同的厚度而構(gòu)建，W可實(shí)現(xiàn)在醫(yī) 療技術(shù)中要求的不同的特征。因此，使用表面層實(shí)現(xiàn)了對(duì)于消毒和穩(wěn)定性的要求，但也滿足 了在視覺(jué)形象例如顏色方面的要求。權(quán)皺層提供超程，所述超程在發(fā)生碰撞時(shí)形成防損傷 的緩沖，該實(shí)現(xiàn)了控制裝置的及時(shí)反應(yīng)和/或通過(guò)警告提示實(shí)現(xiàn)了對(duì)于人員的警告。通過(guò) 在傳感器結(jié)構(gòu)旁邊所存在的層，因此相應(yīng)地容易地滿足了來(lái)自醫(yī)療技術(shù)的要求。
[0011] 因此，總之建議了將"夾層"結(jié)構(gòu)用于柔性地實(shí)現(xiàn)接觸傳感器裝置（碰撞傳感器裝 置）的特征，W用于醫(yī)療技術(shù)中的碰撞保護(hù)。
[0012] 因此，可實(shí)現(xiàn)任意面積的平面碰撞傳感器裝置，例如在5x5cm的范圍內(nèi)直至覆蓋 醫(yī)療設(shè)備的例如機(jī)器人臂的整個(gè)部件。在此，因?yàn)槭瞧矫嫜b置，所W層結(jié)構(gòu)的高度明顯地小 于其其他邊界，特別是周長(zhǎng)。因此，例如可建議使得層結(jié)構(gòu)的表面的周長(zhǎng)超過(guò)高度的五十 倍。主要取決于皺權(quán)層的高度，層的高度可總地特別地達(dá)到5mm至5cm。
[0013] 傳感器結(jié)構(gòu)可例如具有2mm至8mm的厚度，其最大的部分源自距離保持層。但當(dāng) 然也可根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域構(gòu)思另外的厚度和尺寸。
[0014] 因此，兩個(gè)分開(kāi)地工作的傳感器通過(guò)距離保持層分開(kāi)，當(dāng)兩個(gè)傳感器用于在碰撞 時(shí)分級(jí)觸發(fā)措施時(shí)，所述距離保持層可避免測(cè)量的相互干擾且如需要也可實(shí)現(xiàn)超程。原理 上，即給出了在使用優(yōu)選地基于不同的傳感器原理的不同的傳感器時(shí)的兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)。一方面， 總體上給出了測(cè)量的兀余性，該意味著傳感器的傳感器數(shù)據(jù)允許相互的可信性確認(rèn)和/或 當(dāng)傳感器的僅一個(gè)被觸碰時(shí)允許碰撞檢測(cè)，因?yàn)槔绮簧婕傲硗獾臏y(cè)量原理；但另一方面 在此情況中也可根據(jù)相同的傳感器原理工作的兩個(gè)傳感器在距離保持層具有一定的限定 的超程時(shí)提供分級(jí)的觸發(fā)。此外，可通過(guò)帶有連續(xù)的取決于力的信號(hào)輸出的獨(dú)立的傳感器 檢驗(yàn)整個(gè)傳感器系統(tǒng)的完整性，且因此可靠地識(shí)別第一誤差。因此，滿足了醫(yī)療設(shè)備的安全 技術(shù)要求。
[0015] 在分級(jí)觸發(fā)時(shí)，醫(yī)療技術(shù)設(shè)備的控制裝置可規(guī)定，靠近表面層的傳感器首先響應(yīng)。 在此情況中，可確定第一觸發(fā)級(jí)，在所述第一觸發(fā)級(jí)中例如首先輸出警告提示和/或減緩 醫(yī)療技術(shù)設(shè)備的自動(dòng)運(yùn)動(dòng)的部件的運(yùn)動(dòng)。如果在一定的時(shí)間之后第二傳感器也被觸碰，貝U 實(shí)現(xiàn)第二觸發(fā)級(jí)，其中例如可最終停止部件的自動(dòng)運(yùn)動(dòng)和/或可輸出強(qiáng)化的警告提示，特 別是當(dāng)控制裝置側(cè)無(wú)法對(duì)于碰撞過(guò)程進(jìn)行影響時(shí)。
[0016] 因此，建議了具體的構(gòu)造，使得兩個(gè)傳感器根據(jù)不同的傳感器原理構(gòu)建，其中當(dāng)應(yīng) 實(shí)現(xiàn)分級(jí)觸發(fā)時(shí)該也可實(shí)現(xiàn)，因?yàn)橐脖３纸o出兀余。在此，也完全已知應(yīng)將單獨(dú)的傳感器分 布在子層內(nèi)的傳感器原理，例如上部傳導(dǎo)子層、中間層和下部傳導(dǎo)子層，W在一個(gè)傳感器層 內(nèi)實(shí)現(xiàn)一個(gè)根據(jù)容性、阻性或感性傳感器原理的單獨(dú)的傳感器，如前文所述。
[0017] 應(yīng)提出的是歸功于所建議的層結(jié)構(gòu)，在包括至少H層的傳感器結(jié)構(gòu)中也可平地實(shí) 現(xiàn)，因此碰撞傳感器裝置保持足夠平，W布置在醫(yī)療技術(shù)設(shè)備的相應(yīng)的部件上。
[0018] 特別合適的是在所有情況中傳感器由織物材料形成。如前所述，可使用在現(xiàn)有技 術(shù)中已建議的不同的傳感器原理用作傳感器原理。因此，可建議使用容性傳感器原理，和/ 或阻性傳感器原理，和/或感性傳感器原理，和/或基于在傳感器內(nèi)的取決于作用在碰撞傳 感器裝置上的壓力而具有可變尺寸的至少一個(gè)中空空間內(nèi)的光散射的傳感器原理。對(duì)于所 有該些測(cè)量原理，已建議可使用在傳感器內(nèi)的織物材料。因此，在基于容性、阻性和感性測(cè) 量原理的傳感器的情況下需要傳導(dǎo)層，其中至少部分地傳導(dǎo)的織物材料在現(xiàn)有技術(shù)中是已 知的，所述材料例如可具有W傳導(dǎo)材料特別是碳納米管涂層的纖維、單獨(dú)地插入的纖維等。 傳導(dǎo)的租也已知。使用其中W傳導(dǎo)材料進(jìn)行刺繡的刺繡材料實(shí)現(xiàn)了特別簡(jiǎn)單的具有位置 分辨能力的傳感器的實(shí)現(xiàn)，其中在相應(yīng)的傳感器中實(shí)現(xiàn)了矩陣結(jié)構(gòu)。但該在另外的至少部 分地傳導(dǎo)的織物材料中也可實(shí)現(xiàn)。對(duì)于基于中空空間內(nèi)的光散射的傳感器原理，如例如通 過(guò)DE 698 08293 T2所描述，也已建議彈性和/或織物材料，例如商標(biāo)名為"Kinotex"的材 料。用于傳感器的織物材料具有使用織物處理方法簡(jiǎn)單加工的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)此在下文中將進(jìn)一 步詳述。
[0019] 距離保持層可合適地由間隔織物和/或泡沫材料形成。間隔織物在現(xiàn)有技術(shù)中已 知且是雙面織物，其中保持距離的連接纖維，即所謂的極纖維將外面成距離地保持。另外， 使用泡沫材料也實(shí)現(xiàn)了限定的超程或彈性特征。
[0020] 在此，在此處應(yīng)注意的是特別有利的是通過(guò)傳感器結(jié)構(gòu)形成的傳感器或至少一個(gè) 所述傳感器構(gòu)造為用于位置分辨的測(cè)量，為此在現(xiàn)有技術(shù)中已存在合適的原理。在基于電 或磁相互作用的傳感器原理中可構(gòu)思實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)化的傳導(dǎo)層，例如施加允許測(cè)量信號(hào)的局部 化的矩陣結(jié)構(gòu)。在基于中空空間內(nèi)的光散射的傳感器原理的傳感器的情況中，可在不同的 位置上引導(dǎo)光導(dǎo)體，使得在此也可構(gòu)思位置分辨的測(cè)量。在此如需要也相應(yīng)地匹配中空空 間結(jié)構(gòu)。
[0021] 優(yōu)選地，權(quán)皺層或至少一個(gè)權(quán)皺層在安裝狀態(tài)中朝向醫(yī)療技術(shù)設(shè)備的側(cè)上連接在 傳感器結(jié)構(gòu)上。W此實(shí)現(xiàn)使得盡可能維持傳感器結(jié)構(gòu)對(duì)于壓力的敏感性，而同時(shí)實(shí)現(xiàn)位于 傳感器之后的超程，可避免傷害和/或損壞。在此，此外也可構(gòu)思使得權(quán)皺層或至少一個(gè)權(quán) 皺層在安裝狀態(tài)中背離醫(yī)療技術(shù)設(shè)備的面上連接在傳感器結(jié)構(gòu)上，使得在需要時(shí)給出傳感 器結(jié)構(gòu)的保護(hù)，具體而言給出傳感器的保護(hù)。
[0022] 權(quán)皺層也可合適地由間隔織物或泡沫材料形成。在此，權(quán)皺層一般地具有對(duì)應(yīng)于 一定的超程的厚度，例如可具有0. 5cm至4cm的厚度。在相應(yīng)的超程的情況下，也可構(gòu)思權(quán) 皺層的另外的厚度，該也取決于材料的壓縮硬度（Stauh扣te )。
[0023] 對(duì)于表面層，可合適地建議使其由可清潔的和/或可消毒的材料制成，特別是由 人造革制成，和/或具有1mm至10mm的厚度。人造革是穩(wěn)定的、可清潔且特別地也可消毒 的材料，W實(shí)現(xiàn)醫(yī)療技術(shù)設(shè)備的希望的要求，其中在此也可實(shí)現(xiàn)用于表面層的材料的替代 的選擇。例如，由塑料制成的橡膠狀表面可通過(guò)涂層方法和/或焊接方法實(shí)現(xiàn)為表面層，所 述表面層也具有高的穩(wěn)定性和希望的可消毒性。
[0024] 本發(fā)明的特別合適的構(gòu)造建議所有層是織物層和/或是通過(guò)織物連接方法特別 是層疊和/或膠合可加工的層，和/或是粘合連接的。W此方式，可完成夾層結(jié)構(gòu)，該通過(guò) 將單獨(dú)的層通過(guò)紡織工業(yè)的方法特別是通過(guò)膠合和層疊的方法連接而因此粘合在一起來(lái) 實(shí)現(xiàn)。替代地，也可構(gòu)思通過(guò)縫合和/或刺繡將層連接，例如將其縫合?？傮w上，該實(shí)現(xiàn)了 特別簡(jiǎn)單的且成本低的碰撞傳感器裝置的制造。在此應(yīng)注意到為距離保持層和權(quán)皺層所 建議的泡沫材料也很好地適合于W紡織工業(yè)的相應(yīng)的方法與另外的層連接。
[00巧]特別地，碰撞傳感器裝置也具有取決于所使用的傳感器原理的讀取部件，通過(guò)所 述部件將由傳感器測(cè)量的傳感器數(shù)據(jù)提供到醫(yī)療技術(shù)設(shè)備的合適的控制裝置上。
[0026] 除碰撞傳感器裝置之外，本發(fā)明也涉及醫(yī)療技術(shù)設(shè)備，所述醫(yī)療技術(shù)設(shè)備具有至 少一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的類型的碰撞傳感器裝置和評(píng)估碰撞傳感器裝置的傳感器數(shù)據(jù)的控制 裝置。對(duì)于本發(fā)明的碰撞傳感器裝置的全部論述可類似地轉(zhuǎn)用到醫(yī)療技術(shù)設(shè)備，W此也可 獲得前述優(yōu)點(diǎn)。
[0027] 在此，醫(yī)療技術(shù)設(shè)備可特別地具有至少一個(gè)運(yùn)動(dòng)部件，其中優(yōu)選地至少一個(gè)運(yùn)動(dòng) 部件提供有至少一個(gè)碰撞傳感器裝置。因?yàn)榕鲎矀鞲衅餮b置是平面碰撞傳感器裝置，所W 此外也可構(gòu)思使得W碰撞傳感器裝置覆蓋醫(yī)療技術(shù)設(shè)備的至少一個(gè)運(yùn)動(dòng)部件。但也可為醫(yī) 療技術(shù)設(shè)備的可與另外的部件和/或設(shè)備外部的例如床、椅子等的物體接觸的非運(yùn)動(dòng)部件 提供碰撞傳感器裝置，而特別是在可能不希望與患者或其他人員接觸的部件上提供所述碰 撞傳感器裝置。另外特別優(yōu)選的是如下構(gòu)造，即其中碰撞傳感器裝置的傳感器設(shè)計(jì)為用于 位置分辨的測(cè)量，在測(cè)量之后在控制裝置內(nèi)具有更大的更