DE102013225575B4

DE102013225575B4 - Anordnung und Verfahren zur Kollisionserkennung sowie Bildgebungsgerät mit einer Anordnung zur Kollisionserkennung

Info

Publication number: DE102013225575B4
Application number: DE102013225575.6A
Authority: DE
Inventors: Berthold Baumann; Franz Dirauf; Thomas Kleber; Verena Schmidt
Original assignee: Siemens Healthcare GmbH
Current assignee: Siemens Healthineers Ag De
Priority date: 2013-12-11
Filing date: 2013-12-11
Publication date: 2018-04-19
Anticipated expiration: 2033-12-12
Also published as: CN204612843U; DE102013225575A1

Abstract

Anordnung zur Kollisionserkennung eines Gehäuses (10) mit einem Objekt (11), umfassend- eine erste Gehäuseschale (2) mit einem umlaufenden ersten Rand (4) und- eine zweite Gehäuseschale (3) mit einem umlaufenden zweiten Rand (5),- wobei der erste und der zweite Rand (4, 5) einander zugewandt sind, gekennzeichnet durch:- ein schlauchförmiges, umlaufendes, zwischen dem ersten und zweiten Rand (4, 5) angeordnetes, reversibel verformbares, taktiles Sensorelement (1),- das derart ausgebildet und angeordnet ist, dass es bei einer Kollision der ersten und/oder zweiten Gehäuseschale (2, 3) mit dem Objekt (11) zumindest punktuell einem durch die Kollision verursachten Druck (F) ausgesetzt ist, und- eine mit dem taktilen Sensorelement (1) verbundene Steuer- und Auswerteeinheit (8), die auf das taktile Sensorelement (1) wirkende Druckänderungen (F) erfasst.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Anordnung und ein Verfahren zur Kollisionserkennung eines Gehäuses mit einem Objekt sowie ein Bildgebungsgerät mit einer derartigen Anordnung.
Hintergrund der Erfindung
Ein bildgebendes Röntgengerät ist beispielsweise aus der Patentschrift US 5,570,770 bekannt.
Medizintechnische Geräte für die medizinische Diagnose oder Therapie weisen in der Regel einen Röntgenstrahler und einen Röntgendetektor jeweils in einem Gehäuse auf. Diese beiden Komponenten sind in einem Abstand zueinander angeordnet, wobei ein zu untersuchender oder zu behandelnder Patient zwischen dem Röntgenstrahler und dem Röntgendetektor gelagert wird. Der Röntgenstrahler und der Röntgendetektor sind relativ zum Körper des Patienten so positioniert, dass ein Bild des gewünschten Querschnitts des Körperinneren aufgenommen werden kann. Die Ausrichtung und die Positionierung des medizintechnischen Geräts können meist mit Hilfe eines motorischen Antriebs vorgenommen werden.
Derartige Geräte sind oftmals mit einem C-Bogen ausgestattet, d.h. einer bogenförmigen Halterung, die mit Hilfe eines Schienensystems um mehrere Ebenen gedreht werden kann. Während der Benutzung des medizintechnischen Geräts ist es wichtig, dass ein bewegtes Teil, zum Beispiel der Röntgendetektor, nahe an das zu untersuchende Objekt herankommt, um die gewünschte Bildqualität zu erreichen. Der Röntgendetektor hat eine vergleichsweise große Frontfläche zum Empfangen der Röntgenstrahlen und jeder beliebige Punkt auf dieser Frontfläche oder auf ihrem Umfang könnte mit dem zu untersuchenden Patienten oder weiteren Personen sowie Gegenständen in der Umgebung in Berührung kommen. Eine derartige Kollision kann in jeder Bewegungsrichtung des Röntgendetektors erfolgen. Dies ist unerwünscht, und daher ist ein Gerät dieser Art mit einer Detektionsvorrichtung zum Erkennen der Kollision mit einem Objekt ausgestattet.
Wenn ein Kontakt zwischen dem beweglichen Teil des Geräts und dem Objekt erkannt wird, kann die Bewegung des genannten Geräts gestoppt werden, um dadurch den Schweregrad der Folgen einer Kollision zu minimieren. In der genannten Patentschrift US 5,570,770 wird ein medizinisches Röntgengerät beschrieben, das mit einer elektrischen Detektionsvorrichtung zum Erkennen von Kollisionen ausgestattet ist. Sensormittel in dem Gerät sind dafür ausgebildet, den durch den Antriebsmotor aufgenommen Strom bzw. die durch diesen aufgenommene Leistung zu messen. Diese Größen geben einen Hinweis auf die auf das bewegliche Teil ausgeübte Momentankraft. Dieser Momentanwert kann mit einem Erwartungswert für die genannte Kraft verglichen werden. Wenn die Differenz zwischen dem Momentanwert und dem Erwartungswert einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet, wird davon ausgegangen, dass die Bewegung des beweglichen Teils durch ein Objekt behindert wird und somit eine Kollision stattfindet. Demzufolge wird ein Alarmsignal erzeugt und die Bewegung gestoppt.
Bekannt sind auch Gehäuseverkleidungen von bewegbaren medizintechnischen Geräten bzw. Teile von Verkleidungen, bei denen eine Kollision mit einem Objekt auf einen elektrischen Schalter oder auf elektrisch schaltbare Kontakte wirkt. Derartige Gehäuseverkleidungen sind beispielsweise federnd gelagert, wobei deren Positionsverschiebung durch eine Kollision erkannt wird. Des Weiteren gibt es Lösungen mit elastischen Materialen, die bei einer vorgebbaren Nachgiebigkeit den elektrischen Schalter betätigen. Die so gewonnenen Schaltsignale werden verwendet, um eine Bewegung des medizintechnischen Geräts abzuschalten.
Eine andere Art der Kollisionserkennung ist in der nachveröffentlichten Patentanmeldung DE 10 2012 219 024 A1 offenbart. Dabei wird mit einer Gehäuseverkleidung oder einem Teil der Gehäuseverkleidung eine Kollision mit einem Objekt durch eine Änderung des elektrischen Widerstands von in der Gehäuseverkleidung angeordneten Widerstandselementen erfasst. Die Widerstandselemente können beispielsweise Kohlefasern sein. Infolge einer Dehnung der Widerstandselemente ändert sich ihr elektrischer Widerstand. Je nach Genauigkeit und Auflösung der Erfassung kann auf die Größe der Verformung und dadurch auf die Kraft der Kollision geschlossen werden.
Die Offenlegungsschrift DE 10 2011 011 962 A1 offenbart einen Aufprallsensor für ein Fahrzeug mit einem elastisch verformbaren Schlauch und einem Drucksensor zur Erfassung einer Druckänderung im Hohlraum des Schlauchs.
Die Offenlegungsschrift DE 10 2006 050 098 A1 offenbart eine Kollisionsermittlungsvorrichtung für ein Fahrzeug mit einem Element mit einem Verformungsraum, das ein Fluid enthält, das entweichen kann und dessen Durchflussmenge ald Maß für eine Kollision ermittelbar ist.
Die Offenlegungsschrift DE 101 37 250 A1 offenbart eine Sensoreinrichtung für Fahrzeuge, die einen verformbaren Schlauch aufweist, der einen Schlauchinnenraum aufweist, der mit einem Drucksensor verbunden ist.
Die Offenlegungsschrift US 2007/0090931 A1 offenbart ebenfalls einen Drucksensor mit einem hohlen Schlauch, der verformbar ist und Druckänderungen im Inneren gemessen werden.
Die Offenlegungsschrift JP 09328782 A offenbart auch eine Kollisionsvorrichtung, bei der Druckänderungen in einem Luftsack ermittelt werden.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine weitere Anordnung und ein weiteres Verfahren zur Kollisionserkennung bei einem Gehäuse mit einem Objekt sowie ein Bildgebungsgerät mit einer derartigen Anordnung anzugeben.
Gemäß der Erfindung wird die gestellte Aufgabe mit der Anordnung, dem Verfahren und dem Bildgebungsgerät der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die grundlegende Idee der Erfindung besteht darin, zwischen zwei gegenüberliegenden umlaufenden Rändern zweier Gehäuseschalen ein schlauchförmiges, reversibel verformbares, taktiles Sensorelement anzuordnen, das bei Kollision einer Gehäuseschale mit einem Objekt gequetscht, gedrückt oder verformt wird. Diese Kollisionskraft wird erfasst und einer Auswertung zugeführt. Bevorzugt ist das Sensorelement ein gas- oder flüssigkeitsgefüllter Schlauch.
Um einen Nachlaufweg zu gewährleisten, ist beispielsweise ein Abstandsgewirk in den Schlauch eingearbeitet. Der Nachlaufweg ist derjenige Weg, den die Gehäuseschale nach Auslösung eines Not-Stopps noch zurücklegt.
Die Erfindung beansprucht eine Anordnung zur Kollisionserkennung eines Gehäuses mit einem Objekt, umfassend eine erste Gehäuseschale mit einem umlaufenden ersten Rand und eine zweite Gehäuseschale mit einem umlaufenden zweiten Rand, wobei der erste und der zweite Rand einander zugewandt sind. Die Anordnung umfasst des Weiteren ein schlauchförmiges, umlaufendes, zwischen dem ersten und zweiten Rand angeordnetes, reversibel verformbares, taktiles Sensorelement, das derart ausgebildet und angeordnet ist, dass es bei einer Kollision der ersten und/oder zweiten Gehäuseschale mit dem Objekt zumindest punktuell einem durch die Kollision verursachten Druck ausgesetzt ist. Die Anordnung weist auch eine mit dem taktilen Sensorelement verbundene Steuer- und Auswerteeinheit auf, die auf das taktile Sensorelement wirkende Druckänderungen erfasst.
Druck ist ein Maß für den Widerstand, den Materie einer Verkleinerung des zur Verfügung stehenden Raumes entgegensetzt.
Die Erfindung bietet den Vorteil, dass kostengünstig ohne aufwendige Mechanik Kollisionen flächig erfasst werden können. Außerdem hat das taktile Sensorelement eine Rückstellfunktion, d.h. dass nach einer Krafteinwirkung der Ursprungszustand wieder hergestellt wird. Vorteilhaft ist, dass auch seitliche Kollisionen erkannt werden können.
In einer weiteren Ausführungsform kann das taktile Sensorelement als mit Gas oder einer Flüssigkeit gefüllter Schlauch ausgebildet sein.
Des Weiteren kann die Anordnung mindestens ein zwischen dem ersten und dem zweiten Rand angeordnetes Abstandselement umfassen, das ausgebildet ist, einen Nachlaufweg zu gewähren.
In einer weiteren Ausführungsform kann die Anordnung mindestens ein Abstandselement umfassen, das Teil des taktilen Sensorelements und ausgebildet ist, einen Nachlaufweg zu gewähren.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann das Abstandselement ein Abstandsgewirk sein.
Außerdem kann die Anordnung eine umlaufende, zwischen dem ersten und dem zweiten Rand an den Außenseiten der ersten und zweiten Gehäuseschale angeordnete Gummilippe umfassen.
Die Erfindung beansprucht auch ein Verfahren zur Kollisionserkennung eines Gehäuses mit einem Objekt mit einer erfindungsgemäßen Anordnung, wobei das taktile Sensorelement bei Kollision des Gehäuses mit einem Objekt verformt wird und dadurch die durch die Kollision wirkende Kraft messbar wird.
In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann eine Bewegung des Gehäuses gestoppt oder verlangsamt werden, wenn die Kraft einen vorgebbaren Schwellwert überschreitet.
Die Erfindung beansprucht auch ein Bildgebungsgerät mit einem Röntgendetektor und einem Röntgenstrahler, jeweils angeordnet in einer erfindungsgemäßen Anordnung.
Weitere Besonderheiten und Vorteile der Erfindung werden aus den nachfolgenden Erläuterungen mehrerer Ausführungsbeispiele anhand von schematischen Zeichnungen ersichtlich.
Es zeigen:

1: einen Querschnitt durch ein Gehäuse mit einem taktilen Sensorelement,
2: eine Draufsicht auf ein Gehäuse mit einem umlaufenden taktilen Sensorelement,
3: eine räumliche Teilansicht eines Gehäuses mit einem Luft-Druck-Schlauch hinter einer Gummilippe,
4: eine Anordnung mit einem Druck-Luft-Sensor und
5: eine Ansicht eines Bildgebungsgeräts.

Detaillierte Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele
1 zeigt einen Querschnitt durch ein Gehäuse 10 beispielweise eines Röntgendetektors. Das Gehäuse 10 umfasst eine erste Gehäuseschale 2 mit einem ausgebildeten umlaufenden ersten Rand 4. Der ersten Gehäuseschale 2 gegenüberliegend befindet sich eine zweite Gehäuseschale 3 mit einem ausgebildeten umlaufenden zweiten Rand 5. Der erste und der zweite Rand 4, 5 sind einander zugewandt angeordnet. Im Innenraum 9 des Gehäuses 10 befinden sich beispielsweise der Röntgendetektor oder andere elektronische Bauteile.
Zwischen dem ersten und dem zweiten Rand 4, 5 ist umlaufend ein schlauchförmiges, taktiles Sensorelement 1, beispielsweise ein Druck-Luft Schlauch, angeordnet. Zur Abdichtung ist außerhalb des taktilen Sensorelements 1 zwischen dem ersten und dem zweiten Rand 4, 5 eine Gummilippe 7 eingepasst.
Bei einer Kollision, beispielsweise der zweiten Gehäuseschale 3 mit einem Objekt 11, wird durch die aufgebrachte Kollisionskraft F das taktile Sensorelement zusammengedrückt bzw. gequetscht. Das Zusammendrücken bzw. Quetschen kann durch eine nicht dargestellte Steuer- und Auswerteeinheit erfasst werden.
2 zeigt eine zu 1 passende Draufsicht auf das Gehäuse 10. Dargestellt sind die zweite Gehäuseschale 3, die umlaufende Gummilippe 7 und das zwischen der zweiten Gehäuseschale 3 und der nicht sichtbaren ersten Gehäuseschale angeordnete umlaufende schlauchförmige taktile Sensorelement 1. Das Gehäuse 10 bietet in seinem Innenraum 9 Platz für elektrische und elektronische Komponenten.
3 zeigt eine räumliche Teilansicht eines Gehäuses 10 gemäß der 1 und 2. Zu sehen sind die das Gehäuse 10 bildende erste Gehäuseschale 2 und die zweite Gehäuseschale 3. Die erste Gehäuseschale 2 hat einen umlaufenden ersten Rand 4 und die zweite Gehäuseschale 3 einen umlaufenden zweiten Rand 5 ausgebildet. Der erste und der zweite Rand 4, 5 sind einander zugewandt. Dazwischen eingepasst befindet sich das schlauchförmige taktile Sensorelement 1, das ein Abstandsgewirk 6 als Abstandselement zur Gewährleistung eines Nachlaufwegs aufweist.
Das taktile Sensorelement 1 ist so ausgebildet, dass es auf sich einwirkende Kräfte erfassen kann. Bei geeigneter Wahl des taktilen Sensorelements 1 ist auch eine Lokalisierung mit Ortsauflösung einer einwirkenden Kollisionskraft möglich. Mittels einer Gummilippe 7, die zur besseren Darstellung teilweise umgestülpt dargestellt ist, kann der Spalt zwischen dem ersten und dem zweiten Rand 4, 5 geschlossen werden.
4 zeigt schematisch einen Aufbau mit einem Luft-Druck-Schlauch 15 als taktiles Sensorelement 1. Ein derartiger Aufbau wird beispielsweise für eine Anordnung nach 3 verwendet. Der Luft-Druck-Schlauch 15 besitzt ein Abstandsgewirk 6 und ist luftdicht mit einer Druckleitung 12 verbunden, die den Schlauch 15 an einen Druckwandler 13 anschließt. Als weiteren Eingang besitzt der Druckwandler 13 einen Referenzdruck 14. Der Druckwandler 13 registriert Änderungen des Drucks im Luft-Druck-Schlauch 15 im Vergleich zum Referenzdruck 14 und führt die Änderungen einer Steuer- und Auswerteeinheit 8 zu, die gegebenenfalls einen (Not-) Stopp oder eine Verlangsamung einer Bewegung des Gehäuses veranlassen kann. Die Druckänderung wird durch eine von einer Kollision verursachten Kraft F hervorgerufen.
5 zeigt eine schematische Ansicht eines Bildgebungsgeräts 16 mit einem C-Bogen 19, an dem ein Röntgenstrahler 17 und ein Röntgendetektor 18 angeordnet sind. Der Röntgenstrahler 17 und der Röntgendetektor 18 befinden sich jeweils in einem Gehäuse 10, das jeweils ein reversibel verformbares, taktiles Sensorelement gemäß der 1 bis 4 aufweist.
Bezugszeichenliste

1: Schlauchförmiges Sensorelement
2: erste Gehäuseschale
3: zweite Gehäuseschale
4: erster Rand
5: zweiter Rand
6: Abstandselement / Abstandsgewirk
7: Gummilippe
8: Steuer- und Auswerteeinheit
9: Innenraum des Gehäuses 10
10: Gehäuse
11: Objekt
12: Druckleitung
13: Druckwandler
14: Referenzdruck
15: Luft-Druck-Schlauch
16: Bildgebungsgerät
17: Röntgenstrahler
18: Röntgendetektor
19: C-Bogen
F: Kollisionskraft.

Claims

Anordnung zur Kollisionserkennung eines Gehäuses (10) mit einem Objekt (11), umfassend - eine erste Gehäuseschale (2) mit einem umlaufenden ersten Rand (4) und - eine zweite Gehäuseschale (3) mit einem umlaufenden zweiten Rand (5), - wobei der erste und der zweite Rand (4, 5) einander zugewandt sind, gekennzeichnet durch: - ein schlauchförmiges, umlaufendes, zwischen dem ersten und zweiten Rand (4, 5) angeordnetes, reversibel verformbares, taktiles Sensorelement (1), - das derart ausgebildet und angeordnet ist, dass es bei einer Kollision der ersten und/oder zweiten Gehäuseschale (2, 3) mit dem Objekt (11) zumindest punktuell einem durch die Kollision verursachten Druck (F) ausgesetzt ist, und - eine mit dem taktilen Sensorelement (1) verbundene Steuer- und Auswerteeinheit (8), die auf das taktile Sensorelement (1) wirkende Druckänderungen (F) erfasst.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das taktile Sensorelement (1) als mit Gas oder einer Flüssigkeit gefüllter Schlauch (15) ausgebildet ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch: - mindestens ein zwischen dem ersten und dem zweiten Rand (4, 5) angeordnetes Abstandselement (6), das ausgebildet ist, einen Nachlaufweg zu gewähren.
Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch: - mindestens ein Abstandselement (6), das Teil des taktilen Sensorelements (1) und ausgebildet ist, einen Nachlaufweg zu gewähren.
Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstandselement (6) ein Abstandsgewirk ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch: - eine umlaufende, zwischen dem ersten und dem zweiten Rand (4, 5) an den Außenseiten der ersten und der zweiten Gehäuseschale (2, 3) angeordnete Gummilippe (7).
Verfahren zur Kollisionserkennung eines Gehäuses (10) mit einem Objekt (11) mit einer Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das taktile Sensorelement (1) bei Kollision des Gehäuses (10) mit dem Objekt (11) reversibel verformt wird und dadurch die durch die Kollision wirkende Kraft (F) messbar wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bewegung des Gehäuses (10) gestoppt oder verlangsamt wird, wenn die Kollisionskraft (F) einen vorgebbaren Schwellwert überschreitet.
Bildgebungsgerät (16) mit einem Röntgendetektor (18) und einem Röntgenstrahler (17), jeweils angeordnet in einer Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8.