CN104279947B - 带有用于测量变形信息的应变测量片的板 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种带有用于测量针对板(2)的变形信息(Δz)的多个集成的应变测量片(3)的板(2)。所述应变测量片(3)在此彼此平行地在板(2)的纵向上布置，并且具有至少两个不同的长度。

Description

带有用于测量变形信息的应变测量片的板

技术领域

本发明涉及一种板，优选是用于患者支承的卧榻，带有用于测量针对板的变形信息的多个集成的应变测量片。

背景技术

在文献中公知有用于采集在变形体上的膨胀或压缩的应变测量片。例如DE102004008432A1描述了此种的应变测量纤维或纤维丝()。在该文件中公开了由碳纤维(CFK)制成的应变测量纤维，在其末端配备有金属套。所述套在此承担接触装置的功能和为该目的借助导电胶或机械夹具连接固定到应变测量纤维上。所述套被用作用于连接电缆的焊接连接，所述连接电缆将在电路中的应变测量片与电源元件或放大器元件连接。所述应变测量片由导电的测量纤维制成并且与应变相关地改变其电阻值。其由此可以被用于测量电路，例如惠斯登(Wheatstone)测量电路，和为了对受应变所限制的测量值的精确评估被使用。在文件中描述的测量纤维以高的抗拉强度和高达至少1.2％的抗疲劳的应变性能见长。

在DE102004041897A1中描述了如何可以将应变测量片用于确定台面的弯曲，如何可以将其使用于为了治疗或诊断的患者支承。那里示出，台面的弯曲能够根据借助应变测量片测量的应变来计算。

DE102010023033A1公开了可以在沿着卧榻长度的多处使用应变测量片，以便由此确定卧榻的弯曲曲线(Biegelinie)。

在集成应变测量片到板中的情况下需要注意，因为应变测量片和板的尺寸以及用于评估应变片的电阻变化的电接口的要求，仅仅可以确定限定的信息。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，将应变片智能布置到板中，使得尽可能多的不同的所需信息可以被接收。

所述技术问题通过具有本发明技术特征的、带有用于测量针对板的变形信息的多个集成的应变测量片的板来解决。

根据本发明将多个集成的应变测量片的应变测量片在板的纵向方向彼此平行地布置。在此所述应变测量片具有至少两个不同的长度(优选多个不同的长度)。测量片在此的特征是，其在一个方向上(在这里称为纵向)具有比在其它方向上(在这里使用的标记法中：横向和厚度)明显更大的延伸(例如一个数量级)。

在前述和下述中假设，板具有纵向或纵向延伸，横向或横向延伸，以及厚度。厚度在此显著(通常在医学应用中至少一个数量级)小于其它方向的尺寸。优选板的纵向延伸大于横向延伸；但是方形的板的情况不应该被排除。应变测量片在板的纵向方向上被布置，也即是说与纵向方向平行(和彼此平行)。多个彼此平行的应变测量片在纵向方向上可以必要时通过其它测量片或甚至通过集成在板中的其它多个平行测量片来补充。

不同长度的测量片的平行布置允许布置相对多的测量片，其分别提供不同的信息，从而相对现有技术存在用于精确计算板弯曲或板变形的诸多信息。

根据改进方案，为多个不同应变测量片长度每个长度分别设置应变测量片对(相同的长度)，其相对于板的纵向上的中线对称地延伸。在此不需要对于所有应变测量片长度设置对称的应变测量片对。例如可以考虑的是，在纵向方向的中线上设置应变测量片，其关于其长度没有对称物(Pendant)。

通过对称布置的应变测量片对能够为片长度或板位置确定两个信息，所述信息对应于关于板的横向方向的不同位置。由此也确定了关于针对横向的板变形的信息。例如可以由此将可能的相对于纵向方向上的中线非对称的载荷(例如为患者)在板上的定位确定和量化。

根据本发明的构造，应变测量片的长度随着到中线的距离缩短而在纵向方向单调地或严格单调地增加。变形信息的确定可以例如如下完成：在应变测量片的末端布置用于测量分别的应变测量片的电阻的接口元件。

本发明还涉及到一种用于确定根据本发明的施加有载荷的板的变形信息的装置，其被设计用于通过比较借助相对于纵向上的中线对称的同样长度的应变测量片对的特定的应变信息，来确定至少一个在板的横向方向上通过载荷引起的变形信息。该装置优选地也被设计用于确定至少一个在板的纵向方向上通过载荷引起的变形信息。

附图说明

接下来结合附图在实施例的范围内进一步解释本发明。其中，

图1A和1B：示出了通过载荷的卧榻变形的测量原理，

图2：示出了带有集成的测量片的根据本发明的板的第一实施例，和

图3：示出了用于带有集成的测量片的板的第二实施例。

具体实施方式

图1A和1B示出了带有集成的应变测量片的患者支承装置的侧视图。示出有台面2，在其之上可以支承患者1用于医学检查的目的。台面2的材料在此相应于待使用的检查技术而设计。在台面2中集成有测量片3。其在台面2的纵向方向上延伸。为了更好的理解而将台面的纵向方向通过坐标系的x-轴和将垂直于台面的方向通过坐标系的z-轴来标识。由于患者1的体重发生台面2的弯曲Δz，如图1B所示。在台面2的x-方向集成的测量片3在台面弯曲的情况下延长。在这里测量片3的纵向变化和台面2的弯曲Δz成比例，也即是说，台面2弯曲越多测量片3的纵向变化越大。

测量片3由细的金属线或由其它可伸展的导电材料(例如碳纤维)制成。在测量片3的末端安装有传感器4。该传感器4用于测量测量片3的电阻。因为测量片3的电阻随着测量片3的长度而改变，可以通过传感器4确定电阻的变化，由此确定长度变化和据此确定台面2的弯曲Δz。

为了精确采集台面的变形而值得做的是，不仅仅确定台面2的整体弯曲Δz，而是获得关于弯曲曲线的更精确的信息，其在不同的检查中在同样的整体弯曲情况下也可能是不同的，例如在患者重心的不同位置的情况下。

图2示出根据本发明的卧榻2。其配备有多个应变测量片3，后者分别在末端具有用于测量各自的应变测量片的电阻的接口元件4。应变测量片具有不同的长度，其通过在x-轴上的端点x₁…x₅来表征。对于每个这些通过x-值表征的长度分别存在应变测量片对，其对称于纵向方向上的中线6布置。这导致应变测量片3的倍增至10个带有五个不同长度的应变测量片。各个应变测量片相应于横向方向上的不同值y₁…y₁₀。

借助这一信息既可以在纵向方向(或x-方向)也可以在横向方向(或y-方向)确定应变关系。如果M(i，j)是通过端点(x_i，y_j：i∈{1…5}，j∈{1…10})表征的测量片，并且如果Δz(M(i，j))是相应的测量片弯曲。于是对于i∈{1…5}

(Δz(M(i，6-i))+Δz(M(i，5+i)))/2

是在位置x_i处的(平均)纵向弯曲的量度，而

(Δz(M(i，6-i))-Δz(M(i，5+i)))/(y_6-i-y_5+i)

是在通过x_i定义的横向方向上的横向弯曲的量度。用于弯曲曲线的公式化方法例如在DE102007023919中描述，该弯曲曲线的参数例如可以通过上述数据的拟合(Fit)而确定。

图3示出了带有关于纵向方向正中的应变测量片的实施例。

基于前面描述的借助应变片实现的传感器装置的测量数据可以此外计算出以下信息和借助建模推导：

轨道纠正：

结合所确定的弯曲曲线可以将辐射器系统或探测器系统或其它部件的运动轨道或位置如此纠正，使得所希望的到患者或到台面的距离自动地设置为如同台面未弯曲一样。也就是进行弯曲的计算补偿。

患者载荷、位置和朝向的确定：

结合所确定的弯曲曲线可以除了患者的体重之外也近似地对载荷重心的位置并由此近似地对患者在台面上的位置进行确定或校验。上面引述的DE102007023919描述了取决于患者重心和患者体重这两个参数的弯曲曲线，其通过弯曲曲线到所测得值的拟合可以被获得。从载荷重心的位置还可以识别的是，患者按照哪个朝向躺在台面上(头部和脚部的位置)。

过载情况下的识别和警告信号：

结合所确定的弯曲曲线可以推导或识别，桌面被加载超过所允许的极限。在此情况下可以给出警告信号并在系统的控制器中触发适合的响应(例如制动的插入，速度的适配)。然后可以自动地在用于诊断和服务的控制器的日志文件中记载该事件。

不当使用的识别：

台面的不当使用例如是在台面最外端的无支撑的端部(远离台脚)增加大的载荷。这例如当人坐在台端部时发生。结合所确定的弯曲曲线的变化可以识别如此的不当使用和输出警告通知。该事件同样可以在日志文件中储存和关于台面的损坏被评估。

碰撞识别：

从所确定的弯曲曲线的动态变化可以识别出台面与其它物体(例如患者轮椅)的碰撞并采取合适的保护措施，如例如停止机动的运动。

完整性()和使用寿命的检测：

在预先确定的位置施加定义好的载荷的情况下，得出对于台面的特征性弯曲曲线。在生产过程中，以及在稍后的临床应用中都可以借助此快速而简单执行的测试来检测，是否存在台面的损伤和老化(通过材料疲劳引起的弯曲属性的变化)。

在临床应用中的载荷谱(Lastkollectiv)的确定：

通过记录在临床运行中所测得的弯曲曲线可以获得用于规划机械和电子部件以及用于部件的使用寿命预计和根据需要的维护的统计学标准(预言性保养)。

本发明不受所描述的实施例的情况的限制。例如可以将图2和图3中所示出的测量片配置多重地沿着板重复。在此，所述测量片配置也可以以镜像的形式发生。例如可以将卧榻设计成带有两个如图2中的测量片配置，其中第二个相对另一个关于横向方向成镜像。其它设计方案也可以由专业人员通过纯粹的常规方法得出并涉及到本申请的保护对象。

此外，所述应用不受限于医学技术。可以考虑的是在变形或弯曲发生作用的全部情况下使用。在此例如也可以考虑疏远的应用领域，例如测试用于游泳池的跳板的变形。

Claims (7)

1.一种带有用于测量针对板(2)的变形信息(Δz)的多个集成的应变测量片(3)的板(2)，其中，

-所述应变测量片(3)彼此平行地在所述板(2)的纵向上布置，和

-所述应变测量片(3)具有至少两个不同的长度，对于多个不同的应变测量片长度分别设置有应变测量片(3)对，其相对于所述板(2)的纵向上的中线(6)对称地延伸。

2.根据权利要求1所述的板(2)，其特征在于，所述应变测量片(3)的长度随着到中线(6)的距离缩短而增加。

3.根据权利要求1所述的板(2)，其特征在于，

-或者对于所有应变测量片长度分别设置有应变测量片(3)对，其相对于所述板(2)的纵向上的中线(6)对称地延伸，

-或者在所述中线(6)上布置一个应变测量片(3)并且对于其它应变测量片(3)的所有应变测量片长度分别设置有应变测量片(3)对，其相对于所述板(2)的纵向上的中线(6)对称地延伸。

4.根据权利要求1所述的板(2)，其特征在于，在所述应变测量片(3)的末端布置有用于测量各自的应变测量片(3)的电阻的接口元件(4)。

5.根据上述权利要求中任一项所述的板(2)，其特征在于，所述板(2)是用于支承患者(1)的卧榻。

6.一种用于确定施加有载荷的根据权利要求1至5中任一项所述的板(2)的变形信息的装置，其被设计用于通过比较借助相对于纵向上的中线(6)对称的同样长度的应变测量片(3)对的特定的应变信息，来确定至少一个在板(2)的横向上通过载荷引起的变形信息。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置也被设计用于确定至少一个在板的纵向上通过载荷引起的变形信息。