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Die
Erfindung betrifft ein Bett, insbesondere ein Krankenhaus- bzw.
Pflegebett, gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1, sowie ein Verfahren zur Steuerung einer Sicherheitsvorrichtung
für ein Bett
gemäß Patentanspruch
8.
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Hochwertige
Pflegebetten, wie z. B. Krankenhausbetten, verfügen in der Regel über eine
Hubeinrichtung mit der die Liegefläche angehoben und abgesenkt
werden kann. Durch diese Einrichtung wird es dem Patienten erleichtert,
sich auf die Liegefläche
zu legen oder von dieser aufzustehen. Bei einem Hubvorgang können unter
Umständen
Lasten in einem Bereich von 200 kg bis 600 kg bewegt werden. Daher
sind relativ starke Antriebe notwendig.
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Bei
einem unkontrollierten Absenken des Bettes kann die bewegte Bettfläche gegen
Hindernisse oder Objekte stoßen.
Dadurch können
Personen, wie z. B. spielende Kinder gefährdet oder Gegenstände, wie
Stühle
oder Koffer beschädigt
werden. Bedingt durch das hohe Gewicht der bewegten Liegefläche besteht
damit die Gefahr von Sach- und Personenschäden.
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Es
sind Maßnahmen
bekannt geworden, die das Einklemmen von Gegenständen oder Personen verhindern
sollen.
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So
kann beispielsweise der Einklemmschutz über die Messung des Stromflusses
der antreibenden Elektromotoren erfolgen. Die zur Hubbewegung der
Liegefläche
verwendeten Elektromotoren verhalten sich so, dass sich der Antriebsstrom
proportional zum erforderlichen Drehmoment verändert. Fährt nun die Liegefläche gegen
ein Hindernis, muss zum Überwinden
dieses zusätzlichen
Widerstands das Drehmoment erhöht
werden. Infolge dessen steigt der Strombedarf des Elektromotors.
Liegt der Antriebsstrom über
oder unterhalb einer vorgegebenen Stromschwelle, wird die Hubbewegung
gestoppt. Bei diesem Einklemmschutz besteht die Gefahr, dass bei Kollision
mit weichen Hindernissen keine genügend hohe Stromänderung
am Antriebsmotor erfolgt.
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Ein ähnlicher
Einklemmschutz besteht darin, die aktuelle Drehzahl des Antriebsmotors
mit einer vorgegebenen Drehzahl zu vergleichen.
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Des
Weiteren sind Klemmschutzleisten bekannt geworden, bei denen zwei
oder mehrere elektrische Leiter getrennt in einem elastisch verformbaren,
elektrisch isolierten Grundkörper,
beispielsweise in einer Leiste aus Kautschuk, untergebracht sind. Durch äußere Krafteinwirkung
verformt sich der Grundkörper
und die ursprünglich
getrennten Leiter werden soweit angenähert, dass diese sich letztlich berühren. Über die
dadurch entstehende elektrische Verbindung kann nun ein elektrischer
Strom fließen, der
zur Signalgebung verwendet werden kann. Hier besteht der Nachteil,
dass nur Kräfte
an einer Kante bzw. an einer Linie überwacht werden können.
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Aus
diesem Grund sind Lösungen
vorgeschlagen worden, die auf Basis von Lichtschranken erfolgen.
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So
zeigt die
WO 03/088885
A1 ein Krankenhaus- bzw. Pflegebett, dessen Liegefläche in Bezug auf
ein Basisteil höhenverstellbar
gehalten ist. Um Unfallschäden
zu verhindern, wird eine Sicherheitsvorrichtung beschrieben, die
eine Vielzahl von Sende- und Empfängereinheiten aufweist. Sowohl
die Sendeeinheiten als auch die Empfängereinheiten sind an der Unterseite
der Liegefläche
und am Basisteil angeordnet und erzeugen so einen senkrechten Lichtvorhang.
Gerät ein
Objekt bei der Abwärtsbewegung
der Liegefläche
in den Lichtvorhang, wird ein Signal ausgelöst, das die Hubbewegung stoppt. Nachteilig
an dieser Lösung
ist, dass nur Objekte erkannt werden können, die zwischen den Rahmenteilen
des Basisteils und dem Rahmenteil der Liegefläche geraten.
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Aus
der
US 2004/0231052
A1 ist ein Bett mit einer Liegefläche bekannt, die in Bezug auf
ein Basisteil höhenverstellbar
ist, wobei das Bett mit einer Sicherheitsvorrichtung zur Verhinderung
der Hubbewegung der Liegefläche
versehen ist, sofern sich ein gefährdetes Objekt unterhalb der
Liegefläche
befindet und die Sicherheitsvorrichtung eine Sendereinheit zum Erzeugen
eines Lichtfeldes und eine Empfängereinheit
zum Empfangen des zugesandten Lichtfeldes umfasst.
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Die
US 2004/0231052 A1 offenbart
einen Einklemmschutz der beim Verstellen von Teilen der Liegefläche, beispielsweise
dem Kopfteil, wirksam ist. Damit soll verhindert werden, dass Bettwäsche oder
andere Objekte zwischen dem sich bewegenden Kopfteil und dem feststehendem
Rahmen eingeklemmt werden. In einer ersten Ausführung wird ein vertikal ausgerichteter
Schirm zwischen dem Rahmen der Liegefläche und dem Kopfteil während dessen
Anhebens aufgespannt. In einer zweiten Ausführung erzeugen Sensoren einen
optischen Vorhang, der sich ebenfalls vertikal zwischen dem Rahmen und
dem Kopfteil aufspannt. Dieser Vorhang bleibt unabhängig von
der Bewegung des Kopfteils ortsfest.
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Es
besteht daher die Aufgabe der Erfindung darin, Hindernisse bzw.
gefährdete
Objekte unterhalb der Liegefläche
sicher zu erkennen.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer vorrichtung
gemäß den Merkmalen
des Patentanspruchs 1 sowie einem Verfahren gemäß dem Patentanspruch 8.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen.
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Die
Bedienung der Hubeinrichtung erfolgt zum einen durch das Pflegepersonal,
zum anderen durch den bettlägerigen
Patienten selbst. Besonders die bettlägerigen Patienten können alters-
oder krankheitsbedingt eine Kontrolle des Absenkvorgangs nicht unter
allen Umständen
garantieren, da der untere Bereich des Bettes durch den Patienten nicht
direkt einsehbar ist. Bei der Bedienung durch das Pflegepersonal
besteht der Wunsch nach einer automatischen Funktion der Hubeinrichtung.
Hierbei soll der Hubvorgang durch einmaliges Auslösen an der
Bedieneinrichtung die Betteinrichtung selbsttätig in die untere oder obere
Endlage fahren. Bei derartig automatischen Fahrvorgängen sind
die gesetzlichen Rahmenbedingungen so, dass eine Hinderniserkennung
erfolgen muss. Mit der erfindungsgemäßen Lösung können diese Anforderungen auf
einfache Art und Weise erfüllt
werden.
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Unter
Liegefläche
ist im Rahmen der Erfindung der Teil eines Bettes gemeint, auf den
sich eine Person hinlegen kann. Dabei ist es selbstverständlich möglich, dass
die Liegefläche
in mehrere Segmente, wie beispielsweise in einen Kopf-, Mittel-
oder Fußteil,
unterteilt sein kann.
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Unter
einem Basisteil wird im Rahmen der Erfindung das Teil verstanden,
das bei der Bewegung der Liegefläche
ortsfest verbleibt. Dabei kann das Basisteil selbstverständlich Rollen
aufweisen, mit denen das gesamte Bett hin und her bewegt werden kann.
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Unter
einem Lichtfeld wird im Rahmen der Erfindung ein sich über eine
definierten Bereich erstreckender Lichtvorhang verstanden, der sich
erfindungsgemäß etwa parallel
zur Kontur der Liegefläche,
insbesondere zur Kontur der Unterseite der Liegefläche, erstreckt,
wobei das Lichtfeld, in Bewegungsrichtung der Liegefläche gesehen,
der Liegefläche
vorgelagert ist. Das Lichtfeld kann dabei in Abhängigkeit der Lichtleistung
der Sendeeinheit eine bestimmte Höhe aufweisen. D. h., das Lichtfeld
erstreckt nicht nur zweidimensional mit Länge und Breite, sondern auch
in einer – wenn
auch geringen – Höhe h. Je
geringer die Abstrahlungen des Lichtfeldes in seiner Höhe sind,
desto besser sind die Messergebnisse. Unter Licht wird im Rahmen
der Erfindung jedwede elektromagnetische Strahlung verstanden.
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Erfindungsgemäß wird zur
Kollisionserkennung ein Lichtfeld geschaffen, das eine sich unterhalb
der Liegefläche
befindende Ebene bildet, die gleichzeitig mit der Liegefläche in Bewegungsrichtung
geführt
wird. Zusammen mit der Bewegung der Liegefläche bildet das Lichtfeld einen
Bewegungsraum ab. Die sich im Bewegungsraum befindenden Objekte
oder Hindernisse werden in Abhängigkeit vom
Bewegungsfortschritt und von der Bewegungsgeschwindigkeit früher oder
später
die Ebene des Lichtfeldes schneiden, und zwar bevor das Hindernis mit
der Liegefläche
selbst in Kontakt gerät.
Unter der Voraussetzung, dass die so geschnittenen Hindernisse nicht
vollständig
transparent sind, wird beim Schneiden bzw. bei der Kollision der
Lichtfeldebene die Lichtleistung des Lichtfelds beeinflusst. Diese Änderung
der Lichtleistung kann an der Empfängereinheit gemessen und zur
Kollisionserkennung verwendet werden. Es handelt sich dabei erfindungsgemäß um eine
berührungsfreie
Messtechnik, die dem Hindernis oder dem Objekt selbst keinen mechanischen Schaden
zufügen
kann. Da sich das Lichtfeld horizontal unterhalb der Liegefläche erstreckt,
werden nicht nur Randbereiche, wie im Stand der Technik beschrieben,
sondern auch Hindernisse unterhalb der Liegefläche sicher erkannt. Aus Komfortgründen soll die
Hinderniserkennung möglichst
randscharf erfolgen, um Fehldetektionen zu vermeiden. Personen oder
Gegenstände,
die sich in der Nähe,
aber nicht unmittelbar im Bewegungsraum der Liegefläche befinden,
werden durch die horizontale Ausrichtung des Lichtfeldes nicht erkannt.
Darüber
hinaus ist die erfindungsgemäße Lösung kostengünstig und
lässt sich bei
nahezu jedem Bett mit Höhenverstellung
nachrüsten.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
kann das Lichtfeld durch einen Sendelichtleiter erzeugt werden.
Um Änderungen
in der Lichtleistung registrieren zu können, kann der Empfänger als
Empfängerlichtleiter
ausgebildet sein. Sowohl Sende- als auch Empfängerlichtleiter sind Linienlichtleiter.
Darunter wird ein sich über
eine definierte Länge
erstreckender Lichtleiter verstanden, der über nahezu seine gesamte Länge Licht
abstrahlt. Zur Erzeugung des Lichtfeldes wird das Licht, beispielsweise
einer Leuchtdiode, in einen Sendelichtleiter geschickt. Dieser kann
beispielsweise ein runder Plexiglasstab sein. Auf einer Seite des
Sendelichtleiters befindet sich eine reflektive Struktur, die das
eingestrahlte Licht vorzugsweise in Richtung des Empfangslichtleiters
reflektiert. Der Empfangslichtleiter empfängt das vom Sendelichtleiter
ausgesandte Licht. Das auftreffende Licht wird hierbei auf die reflektive
Struktur des Empfangslichtleiters gestreut und von dort mindestens
teilweise zu einer am Ende des Empfangslichtleiters angeordneten
Photodiode reflektiert. Dieses Prinzip geht aus der
DE 10 2004 011 780 A1 hervor.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung können der Sendelichtleiter und
der Empfangslichtleiter jeweils an der rechten und an der linken
Längsseite
der Liegefläche
angeordnet sein. Vorteilhaft an dieser Anordnung ist der geringe
Abstand zwischen der Sendeeinheit und der Empfangseinheit, wodurch
eine nur geringe Abstrahlung auftritt und ein homogenes Lichtfeld
erzeugt werden kann.
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Denkbar
ist allerdings auch eine Anordnung der Linienlichtleiter an den
Querseiten der Liegefläche.
Ebenfalls möglich
ist eine Kombination der Anordnung von Linienlichtleitern an den
Längs-
und den Querseiten. Wichtig ist nur, dass das erzeugte Lichtfeld
horizontal unterhalb der Liegefläche
erzeugt wird, damit ein der Bewegung der Liegefläche vorgeschaltetes Lichtfeld
vorhanden ist.
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Um
Kollisionen zu detektieren, kann der Empfänger so ausgebildet sein, dass
er die Änderung
der Lichtleistung erfasst. Die Auswertung des Lichtfelds erfolgt
so, dass nur Änderungen
in der Lichtleistung registriert werden. In das Lichtfeld hineinragende
Teile, wie beispielsweise Teile der Hubsäulen oder des Liegeflächenantriebs,
können
so ausgeblendet werden. Durch die diffuse Abstrahlung des Lichts
aus den Linienlichtleitern wird eine Abschattung hinter hineinragende
Bereiche weitgehend minimiert. Bewegt sich die Liegefläche nach
unten, läuft
das Lichtfeld dieser Bewegung voran. Die sich im Bewegungsraum der
Liegefläche
befindenden Personen, beispielsweise Kinder, oder Sachgegenstände werden
daher zuerst mit dem Lichtfeld zusammenstoßen. Bei Kollision mit dem
Lichtfeld wird im Empfänger
eine Änderung
der Leuchtleistung registriert. Wird bei Bewegung der Liegefläche eine
wesentliche Änderung
der Leuchtleistung registriert, wird eine bevorstehende Kollision
der Liegefläche
mit einer darunter befindlichen Person oder einem Gegenstand angenommen.
In diesem Fall wird die Liegefläche
angehalten. Die Liegefläche
kann nach dem Anhalten eine kurze Wegstrecke nach oben bewegt werden,
um den Gegenstand oder die Person gefahrlos zu entfernen.
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Vorzugsweise
kann die Sicherheitsvorrichtung ein Steuergerät umfassen, an das die Sende- und/oder
Empfangslichtleiter angeschlossen sind. Die Informationsverarbeitung
erfolgt zentral über
das Steuergerät,
das einen Mikrokontroller umfassen kann. Die Aktivierung dieses
Systems erfolgt extern durch ein Zentralsystem, das alle Befehle
einer Bedieneinheit verarbeitet. Nach Aktivierung des Systems wird
zwischen dem Sende- und Empfängerlichtleiter
ein Lichtfeld aufgebaut. Sowohl Sender als auch Empfänger erzeugen
jeweils ein Signal, die im Steuergerät miteinander verglichen werden.
Das Signal des Empfängers
wird zur Kompensation des vom Senders übermittelten Signals verwendet. Über die benötigte Leuchtstärke am Empfänger kann
indirekt die Lichtleistung des Lichtfelds bestimmt werden. Nach
einem initialen Einregelvorgang kann die Kollisionserkennung aktiviert
werden.
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Ein
bevorzugtes Verfahren zur Steuerung einer Sicherheitsvorrichtung
für ein
erfindungsgemäßes Bett
ist den Ansprüchen
8 bis 11 zu entnehmen. Dabei ist vorgesehen, dass bei einer Hubbewegung der
Liegefläche
das sich in einem Abstand etwa parallel zur Kontur der Unterseite
der Liegefläche
erstreckende Lichtfeld mit einem gefährdeten Objekt unterhalb der
Liegefläche
kontaktiert, wobei die Änderung der
Lichtleistung am Empfangslichtleiter gemessen wird.
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Im
Weiteren kann die gemessene Änderung der
Lichtleistung in einem Steuergerät
ausgewertet und mit einem vorgegebenen Vergleichswert verglichen
werden. Bei Überschreitung
des Vergleichswerts gibt das Steuergerät ein Signal zum Stoppen der
Hubbewegung der Hubsäulen
aus.
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei
zeigen:
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1 ein
Pflegebett in einer perspektivischen Ansicht schräg von vorne,
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2a eine
schematische Frontansicht des in 1 dargestellten
Pflegebettes,
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2b eine
schematische Seitenansicht des in 1 dargestellten
Pflegebettes,
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3 eine
schematische Darstellung des Lichtfelds an der Unterseite der Liegefläche sowie
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4 ein
Schema der Informationsverarbeitung.
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1 zeigt
ein Pflegebett 1 mit einem Basisteil 2 und in
Bezug auf das Basisteil 2 mit. einer bewegbaren Liegefläche 3.
Die Liegefläche 3 lässt sich über eine
Hubvorrichtung 4 gemäß Pfeilrichtung
A auf- und abbewegen. Die Hubvorrichtung 4 umfasst zwei
kopfseitige Hubsäulen 5 und 6 sowie
zwei fußseitige
Hubsäulen 7 und 8.
Die kopfseitigen Hubsäulen 5 und 6 sind
durch ein Querelement 9 miteinander verbunden, das auch
den Elektroantrieb aufnimmt. Der nicht dargestellte Elektroantrieb
treibt die in den Hubsäulen
angeordneten Hubspindeln an. Gleichermaßen funktioniert der Antrieb
der beiden fußseitigen Hubsäulen 7 und 8.
Auch hier ist ein Querelement 10 vorgesehen, das einen
Elektroantrieb aufnimmt.
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Das
Basisteil 2 weist einen rechteckigen Rahmenkörper 11 auf,
der Aufnahmen 12 für
die Hubsäulen 5 bis 8 sowie
Aufnahmen 13 für
Rollen 14 aufweist. An den fußseitigen Rollen 14 sind
Feststellvorrichtungen 15 angebracht, um ein ungewolltes Wegrollen
des Pflegebettes 1 zu verhindern.
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Die
Liegefläche 3 weist
ebenfalls ein rechteckiges Rahmenteil 16 auf, das mit den
Querelementen 9 und 10 fest verbunden ist. Im
Kopfbereich der Liegefläche 3 ist
ein bewegbares Kopfteil 17 und ein bewegbares Fußteil 18 befestigt.
Sowohl das Kopfteil 17 als auch das Fußteil 18 werden über einen
Liegeflächenantrieb 19 bewegt.
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Zwischen
dem Rahmen 16 der Liegefläche 3 und dem Rahmen 11 des
Basisteils 2 ist eine Steuereinheit 20 angeordnet,
die die in eine Bedieneinheit 21 eingegebenen Befehle in
Bewegungen der jeweiligen Bettteile verarbeitet.
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Wie
aus den 2a, 2b sowie 3 hervorgeht,
erstreckt sich ein Lichtfeld 22 in einem geringen Abstand
a zur Unterseite 3c der Liegefläche 3 über nahezu
deren gesamte Erstreckung. Um ein möglichst homogenes Lichtfeld 22 zu
erzeugen, wird in der bevorzugten Ausführungsform sowohl an den Längsseiten 3a als
auch an den Querseiten 3b der Liegefläche 3 ein Lichtfeld
erzeugt. Dazu ist unterhalb der linken Längsseite der Liegefläche 3 ein
Sendelichtleiter 23 über
nahezu die gesamte linke Längsseite
angeordnet. Der korrespondierende Empfangslichtleiter 24 erstreckt
sich ebenfalls über
die gesamte Länge
der Liegefläche 3 und
zwar auf der rechten Seite. Gleichermaßen ist an der fußseitigen
Querseite der Liegefläche 3 ein
Sendelichtleiter 25 angeordnet, der in Richtung des kopfseitig
unter der Querseite der Liegefläche 3 angeordneten
Empfangslichtleiter 26 abstrahlt.
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Für die Erfindung
bleibt es dabei unerheblich, ob Sende- oder Empfangslichtleiter
auf der rechten oder linken Längsseite
bzw. kopfseitig oder fußseitig
angeordnet sind. Wichtig ist, dass mit den Sendelichtleitern ein
homogener Lichtvorhang erzeugt wird, der sich in etwa parallel unterhalb
der Liegefläche 3 erstreckt.
Insbesondere aus den 2a und 2b wird
deutlich, dass, wenn sich ein Hindernis H unterhalb der Liegefläche 3 befindet,
dieses zunächst
mit dem Lichtfeld 22 in Kontakt kommt. Die dadurch hervorgerufene
und an den Empfangslichtleitern 24 und 26 gemessene Änderung
der Lichtleistung wird im Steuergerät ausgewertet. Überschreitet die Änderung
der Lichtleistung einen definierten Wert, wird der Befehl zum Stoppen
der Hubbewegung der Hubsäulen 5 bis 8 gegeben.
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4 zeigt
das Schema in der Informationsverarbeitung, wobei das Signal S2
zur Kompensation des vom Sendelichtleiters 23 übermittelten
empfangenen Signals S1 verwendet wird. Über die benötigte Leuchtstärke am Empfänger 24 kann
direkt die Leuchtleistung des Lichtfeldes bestimmt werden. Nach
einem initialen Einregelvorgang kann die Kollisionserkennung aktiviert
werden. Bis zur Deaktivierung wird beständig die Lichtleistung gemessen. Wird
eine wesentliche Veränderung
der Lichtleistung im Steuergerät 20 registriert,
wird an das Zentralsystem 27 und von da aus an die Elektroantriebe
der kopfseitigen und fußseitigen
Hubsäulen
eine Kollisionswarnung ausgegeben. Die Antriebe und somit der Bewegungsvorgang
werden gestoppt.