Systém pro polohování zdravotnického prostředku

Oblast techniky

Vynález se týká ověřovacího systému, použitého v ovladači ve zdravotnických prostředcích.

Dosavadní stav techniky

V současné době je kladen velký důraz na bezpečnost zdravotnických prostředků, zejména odolnost proti nechtěnému spuštění funkcí zdravotnického zařízení, a to například z důvodu náhodného sepnutí ovládacího prvku nebo kvůli technické závadě.

V současném stavu techniky jsou známy systémy, kde je zaveden systém dvojí ochrany, jako je popsáno v patentu číslo EP 0863360, kde ve zdravotnickém lůžku existuje systém s dvěma nezávislými kontakty spínanými jediným tlačítkem ovladače, přičemž aktuátory jsou spuštěny pouze, pokud přicházejí signály z obou kontaktů.

Jsou známy také systémy, kdy se snímá klepnutí na povrch zařízení, v němž je umístěný akcelerometr, jak je popsáno například v patentové přihlášce číslo US 20100256947, kdy zařízení obsahuje tříosý akcelerometr, díky němuž lze například rozeznat nejen rozdíl mezi klepnutím a poklepáním na povrch například hudebního přehrávače, ale i směr klepnutí, což lze využít například pro funkci rolování v menu.

Podobný systém jako v patentové přihlášce číslo US 20100256947 je popsán v patentu číslo US 7999797, kdy zařízení porovnává data naměřená akcelerometrem po klepnutí například na obrazovku zařízení s referenčními daty, na jejichž základě následně vyhodnotí místo, kde došlo ke klepnutí.

Podobný systém jako v patentové přihlášce číslo US 20100256947 je popsán v patentové přihlášce číslo WO 2010047932, kde zařízení vyhodnotí, zda jde o úmyslné klepnutí na povrch například mobilního telefonu nebo o falešný signál, a to na základě překročení určité prahové hodnoty naměřené akcelerometrem.

Výše uvedená řešení v dokumentech WO 2010047932, US 7999797 a US 20100256947 se týkají dotykových displejů, mp3 přehrávačů, telefonů apod.

Nevýhodou výše uvedených systémů je nutnost snímání velkého rozsahu síly použité k ovládání, pro vyhodnocení stisku je nutno použití fíltrovacích nástrojů. Vzhledem ke složitosti nastavení filtrování získaných dat z akcelerometru na široký rozsah síly použité k ovládání, může dojít k špatnému vyhodnocení relevantnosti signálu, např. u lehkého klepnutí nebo naopak velmi silné klepnutí může být odfiltrováno jako nerelevantní signál nebo naopak může dojít k vyhodnocení náhodného signálu jako relevantního, přičemž oba stavy jsou obzvlášť v nemocničním prostředí nepřípustné.

Další nevýhoda výše uvedených systémů kromě patentu číslo EP 0863360 spočívá také v tom, že neřeší stav jedné chyby. Systém patentu číslo EP 0863360 sice řeší stav jedné chyby, ale nevýhodným způsobem, jelikož systém není schopný vyhodnotit, zda šlo o úmyslné stisknutí nebo například naražení předmětem nebo zalehnutí. Pokud dojde ke špatnému vyhodnocení a dojde k vyslání falešného signálu, tak u prostředku, kde nechtěný pohyb může způsobit rizikovou situaci pro uživatele, je tento stav nepřípustný. Takovými prostředky jsou různé zdravotnické prostředky s pohyblivými částmi, jako je například nemocniční lůžko, pečovatelské lůžko, transportní lůžko, transportní křeslo, stolek k lůžku, držák zdravotnického příslušenství, antidekubitní matrace nebo zvedák pacienta.

- 1 CZ 309269 B6

Podstata vynálezu

Výše uvedené nedostatky odstraňuje systém pro polohování zdravotnického prostředku, zahrnující ovladač s tlačítkem, řídicí systém, který je elektricky spojený s tlačítkem a aktuátor elektricky spojený s řídicím systémem a dále ověřovací systém. Podstata výhody spočívá v tom, že ověřovací systém obsahuje výpočetní modul a akcelerometr, který je mechanicky spojen s ovladačem. Ovladač je mechanicky spojen s alespoň jedním tlačítkem, opatřeným spínacím prvkem. Akcelerometr je dále elektricky spojen s výpočetním modulem. Výpočetní modul je zároveň součástí řídicího systému, obsahující také alespoň jednu řídicí jednotku. Podstata výhody se využívá pro zlepšení bezpečnosti proti náhodnému stisknutí, což je u zdravotnických prostředků žádoucí.

S výhodou se využívá, že tlačítko tvoří mikrospínač nebo membránová klávesnice.

S výhodou se využívá, že výpočetní modul je integrální částí ovladače.

S výhodou se využívá, že ovladačem je nožní ovladač.

Výhodný způsob použití systému pro polohování zdravotnického prostředku spočívá v tom, že po aktivaci tlačítka dojde k sepnutí jeho spínacího prvku a vygenerování elektrického signálu a zároveň mechanického otřesu, kde spínacím prvkem generovaný elektrický signál je dále přenášen do řídicího systému a zároveň je mechanický otřes zaznamenán akcelerometrem, jenž generuje elektrický signál a vysílá ho do výpočetního modulu, kde je následně vyhodnocen. Zpracovaná informace je předána do řídicího systému, který na základě této informace a spínacím prvkem generovaném elektrickém signálu aktivuje aktuátor.

Tento způsob vyhodnocování je výhodný, pro eliminaci nebezpečných stavů. Nebezpečným stavem může být například prasknutí nebo zlomení pružného spínacího prvku následkem únavy materiálu nebo mechanickým poškozením, načež dojde k nechtěnému vygenerování elektrického signálu. Při této situaci však nemusí dojít k mechanickému otřesu. Jindy zase může dojít k vytvoření náhodného mechanického otřesu, ale nemusí být generován elektrický signál spínacím prvkem.

Příklad uskutečnění vynálezu

Příkladem uskutečnění vynálezu je systém pro polohování zdravotnického prostředku. Systém pro polohování zdravotnického prostředku sestává ze zdravotnického prostředku, jímž může být, např. nemocniční lůžko, pečovatelské lůžko, transportní lůžko, transportní křeslo, stolek k lůžku, držák zdravotnického příslušenství, antidekubitní matrace nebo zvedák pacienta. Dále sestává z aktuátoru elektricky spojeného a řízeného řídicím systémem. Aktuátor slouží k nastavení např. zádového dílu lůžka, celé ložné plochy lůžka, zvedáku pacienta, případně jakéhokoliv jiného nastavitelného dílu zdravotnického prostředku. Řídicí systém je elektricky spojený s ovladačem. Ovladač může být ruční, nožní nebo integrovaný do zdravotnického zařízení. U nemocničních lůžek může být integrovaný ovladač umístěný například do postranice. Ovladač obsahuje jedno či více tlačítek. Ruční ovladač je pohyblivě připojený k zdravotnickému prostředku, přičemž pohyblivé připojení k zdravotnickému prostředku může být drátové, například pomocí kabelu, nebo bezdrátové, například s použitím bezdrátové komunikace radiové, optické nebo sonické. Ovladač obsahuje jedno či více tlačítek.

Systém pro polohování zdravotnického prostředku sestává z ovladače obsahujícího jedno, či více tlačítek. Tlačítko může být provedeno jako mikrospínač např. do desky plošných spojů, nebo jako membránová klávesnice např. s kontaktní žabkou, či jako jakýkoliv jiný spínač s mechanickým spínacím mechanismem. Tlačítko je elektricky spojené s řídicím systémem. Dále také ovladač obsahuje akcelerometr mechanicky spojený s deskou plošných spojů, nebo ovladačem zdravotnického prostředku zevnitř či zvenčí a elektricky spojený s výpočetním modulem. Akcelerometr je dále součástí ověřovacího systému. Součástí ověřovacího systému je také výpočetní modul. Výpočetní modul slouží k vyhodnocení výstupních charakteristik akcelerometru, pokud je ve výstupních charakteristikách akcelerometru nalezen hledaný průběh mechanického otřesu, je vyslán signál do řídicího systému, jehož

-2CZ 309269 B6 je výpočetní modul součástí. Řídicí systém dále sestává z řídicí jednotky. Řídicí systém je elektricky spojený s aktuátorem.

Další blokové schéma příkladného provedení systému pro polohování zdravotnického prostředku. Systém sestává z ovladače obsahujícího jedno, či více tlačítek. Tlačítko může být provedeno jako mikrospínač (např. do desky plošných spojů), nebo jako membránová klávesnice (např. s kontaktní žabkou), či jako jakýkoliv jiný spínač s mechanickým spínacím mechanismem. Tlačítko je elektricky spojené s řídicím systémem. Dále také ovladač obsahuje akcelerometr mechanicky spojený s deskou plošných spojů, nebo ovladačem zevnitř či zvenčí a elektricky spojený s výpočetním modulem. Akcelerometr je dále součástí ověřovacího systému. Ověřovací systém dále obsahuje výpočetní modul, umístěný v ovladači. Výpočetní modul slouží k vyhodnocení výstupních charakteristik akcelerometru, pokud je ve výstupních charakteristikách akcelerometru nalezen hledaný průběh mechanického otřesu, je vyslán signál do řídicího systému, jehož je výpočetní modul součástí. Řídicí systém dále sestává z řídicí jednotky. Řídicí systém pracující podle algoritmu, je elektricky spojený s aktuátorem.

Příklady výstupní charakteristiky zaznamenaného signálu akcelerometru v jedné ose. Může být použit akcelerometr alespoň snímající zrychlení alespoň v jedné ose. Výhodné je ovšem použít tříosý akcelerometr, který umožňuje podstatně zúžit množinu otřesů, které budou vyhodnoceny jako záměrné (chtěné) stisknutí tlačítka. Tak se měří nejen průběh absolutní hodnoty výchylky způsobené otřesem, ale i její směr v 3D prostoru. Otřesy ve špatném směru (například otřes ovladače v rovině plochy na níž jsou umístěny tlačítka) se neuznají jako platné, i když by průběh samotné amplitudové složky byl sám o sobě v pořádku. Znamená to tedy, že klepnutí do ovladače z boku nevyvolá potvrzení platného stisku. Jak je patrné v části charakteristiky 0 až ti se nachází zašuměný signál vzniklý působením rušivých vlivů např. z nemocničních přístrojů. Zatímco v části charakteristiky ti až Í2 je zobrazen hledaný průběh mechanického otřesu, který se vyznačuje velmi rychlým náběhem s následným postupným ustálením zpět na původní zašuměný signál. Tento průběh mechanického otřesu může tvořit složku výstupní charakteristiky, odkud je vyfiltrován. Průběh mechanického otřesu vzniká sepnutím spínacího prvku tlačítka, přičemž spínacím prvkem tlačítka může být například pružná membrána schopná vyvolat mechanický otřes, která se po stlačení pružinou nacházející se v tlačítku přepne do sepnuté pozice, čímž vyvolá mechanický otřes a zároveň sepne elektrické kontakty.

Jedno příkladné výhodné provedení algoritmu vyhodnocování vyplývá z kroků podle blokového schématu. Blok stisknutí tlačítka slouží k vyhodnocení, zda došlo ke stisknutí tlačítka. Pokud se vyhodnotí, že tlačítko bylo stisknuto, pokračuje se do bloku zaznamenaného mechanického otřesu, jinak dojde k vrácení celého procesu vyhodnocování před blok stisknutí tlačítka. V bloku zaznamenaného mechanického otřesu dochází k vyhodnocení, zda data naměřená akcelerometrem při překlopení spínacího prvku tlačítka a tím vzniklém mechanickém otřesu odpovídají průběhu žádaného mechanického otřesu. Průběh mechanického otřesu se liší, pokud např. dojde ke stisknutí tlačítka zalehnutím ovladače pacientem, nebo nárazem ovladače na roh stolu a tím stisknutím tlačítka, nebo když obsluha pohybuje s ovladačem, a přitom stiskne tlačítko, v takovýchto případech je hledán průběh funkce. Pokud se vyhodnotí, že hodnoty výstupní charakteristiky akcelerometru odpovídají žádanému průběhu mechanického otřesu, pokračuje se do bloku nastavení aktuátoru, jinak dojde k vrácení celého procesu vyhodnocování před blok stisknutí tlačítka. V bloku nastavení aktuátoru na základě vyhodnocení v bloku stisknutí tlačítka a zároveň bloku zaznamenaného mechanického otřesu dojde k nastavení aktuátoru na požadovanou pozici v závislosti na příslušné funkci stisknutého tlačítka.

Další příkladné provedení algoritmu vyhodnocování vyplývá z kroků podle blokového schématu. Blok zaznamenaného mechanického otřesu slouží k vyhodnocení, zda data naměřená akcelerometrem, v závislosti na působících silách, odpovídají žádanému průběhu mechanického otřesu. Průběh mechanického otřesu se liší, pokud např. dojde ke stisknutí tlačítka zalehnutím ovladače pacientem, nebo nárazem ovladače na roh stolu a tím stisknutí tlačítka, nebo když obsluha pohybuje s ovladačem, a přitom stiskne tlačítko. V takovýchto případech je hledán žádaný průběh mechanického otřesu. Pokud se vyhodnotí, že hodnoty výstupní charakteristiky akcelerometru odpovídají průběhu žádaného mechanického otřesu, pokračuje se do bloku stisknutí tlačítka. V opačném případě dojde k vrácení celého procesu vyhodnocování před blok zaznamenaného mechanického otřesu. Blok stisknutí tlačítka slouží k vyhodnocení, zda došlo ke stisknutí tlačítka, či pouze k náhodnému mechanickému otřesu. Pokud se vyhodnotí, že tlačítko bylo stisknuto, pokračuje se do bloku nastavení aktuátoru, jinak dojde

-3 CZ 309269 B6 k vrácení celého procesu vyhodnocování před blok zaznamenaného mechanického otřesu. V bloku nastavení aktuátoru na základě vyhodnocení v bloku stisknutí tlačítka a zároveň bloku zaznamenaného mechanického otřesu dojde k nastavení aktuátoru na požadovanou pozici v závislosti na příslušné funkci stisknutého tlačítka.

Další příkladné provedení algoritmu vyhodnocování je uvedeno dále. Vyhodnocování v bloku zaznamenaného mechanického otřesu, zda data naměřená akcelerometrem, v závislosti na působících silách, odpovídají průběhu mechanického otřesu a v bloku stisknutí tlačítka, zda došlo ke stisknutí tlačítka, probíhá současně. Průběh mechanického otřesu se liší, pokud např. dojde ke stisknutí tlačítka 10 zalehnutím ovladače pacientem, nebo nárazem ovladače na roh stolu a tím stisknutím tlačítka, nebo když obsluha pohybuje s ovladačem, a přitom stiskne tlačítko. V takovýchto případech je hledán žádaný průběh mechanického otřesu. Pokud dojde k vyhodnocení v bloku zaznamenaného mechanického otřesu, že hodnoty výstupní charakteristiky akcelerometru odpovídají žádanému průběhu mechanickému otřesu a zároveň v bloku stisknutí tlačítka, že tlačítko bylo stisknuto, pokračuje se do 15 bloku nastavení aktuátoru, jinak se proces vyhodnocování opakuje. V bloku nastavení aktuátoru na základě vyhodnocení v bloku stisknutí tlačítka a zároveň bloku zaznamenaného mechanického otřesu, dojde k nastavení aktuátoru na požadovanou pozici v závislosti na příslušné funkci stisknutého tlačítka.