DE102013225575B4 - Anordnung und Verfahren zur Kollisionserkennung sowie Bildgebungsgerät mit einer Anordnung zur Kollisionserkennung - Google Patents
Anordnung und Verfahren zur Kollisionserkennung sowie Bildgebungsgerät mit einer Anordnung zur Kollisionserkennung Download PDFInfo
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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 - Die Offenlegungsschrift
JP 09328782 A - 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 Gehäuse10 beispielweise eines Röntgendetektors. Das Gehäuse10 umfasst eine erste Gehäuseschale2 mit einem ausgebildeten umlaufenden ersten Rand4 . Der ersten Gehäuseschale2 gegenüberliegend befindet sich eine zweite Gehäuseschale3 mit einem ausgebildeten umlaufenden zweiten Rand5 . Der erste und der zweite Rand4 ,5 sind einander zugewandt angeordnet. Im Innenraum9 des Gehäuses10 befinden sich beispielsweise der Röntgendetektor oder andere elektronische Bauteile. - Zwischen dem ersten und dem zweiten Rand
4 ,5 ist umlaufend ein schlauchförmiges, taktiles Sensorelement1 , beispielsweise ein Druck-Luft Schlauch, angeordnet. Zur Abdichtung ist außerhalb des taktilen Sensorelements1 zwischen dem ersten und dem zweiten Rand4 ,5 eine Gummilippe7 eingepasst. - Bei einer Kollision, beispielsweise der zweiten Gehäuseschale
3 mit einem Objekt11 , wird durch die aufgebrachte KollisionskraftF das taktile Sensorelement zusammengedrückt bzw. gequetscht. Das Zusammendrücken bzw. Quetschen kann durch eine nicht dargestellte Steuer- und Auswerteeinheit erfasst werden. -
2 zeigt eine zu1 passende Draufsicht auf das Gehäuse10 . Dargestellt sind die zweite Gehäuseschale3 , die umlaufende Gummilippe7 und das zwischen der zweiten Gehäuseschale3 und der nicht sichtbaren ersten Gehäuseschale angeordnete umlaufende schlauchförmige taktile Sensorelement1 . Das Gehäuse10 bietet in seinem Innenraum9 Platz für elektrische und elektronische Komponenten. -
3 zeigt eine räumliche Teilansicht eines Gehäuses10 gemäß der1 und2 . Zu sehen sind die das Gehäuse10 bildende erste Gehäuseschale2 und die zweite Gehäuseschale3 . Die erste Gehäuseschale2 hat einen umlaufenden ersten Rand4 und die zweite Gehäuseschale3 einen umlaufenden zweiten Rand5 ausgebildet. Der erste und der zweite Rand4 ,5 sind einander zugewandt. Dazwischen eingepasst befindet sich das schlauchförmige taktile Sensorelement1 , das ein Abstandsgewirk6 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 Sensorelements1 ist auch eine Lokalisierung mit Ortsauflösung einer einwirkenden Kollisionskraft möglich. Mittels einer Gummilippe7 , die zur besseren Darstellung teilweise umgestülpt dargestellt ist, kann der Spalt zwischen dem ersten und dem zweiten Rand4 ,5 geschlossen werden. -
4 zeigt schematisch einen Aufbau mit einem Luft-Druck-Schlauch15 als taktiles Sensorelement1 . Ein derartiger Aufbau wird beispielsweise für eine Anordnung nach3 verwendet. Der Luft-Druck-Schlauch15 besitzt ein Abstandsgewirk6 und ist luftdicht mit einer Druckleitung12 verbunden, die den Schlauch15 an einen Druckwandler13 anschließt. Als weiteren Eingang besitzt der Druckwandler13 einen Referenzdruck14 . Der Druckwandler13 registriert Änderungen des Drucks im Luft-Druck-Schlauch15 im Vergleich zum Referenzdruck14 und führt die Änderungen einer Steuer- und Auswerteeinheit8 zu, die gegebenenfalls einen (Not-) Stopp oder eine Verlangsamung einer Bewegung des Gehäuses veranlassen kann. Die Druckänderung wird durch eine von einer Kollision verursachten KraftF hervorgerufen. -
5 zeigt eine schematische Ansicht eines Bildgebungsgeräts16 mit einem C-Bogen 19, an dem ein Röntgenstrahler17 und ein Röntgendetektor18 angeordnet sind. Der Röntgenstrahler17 und der Röntgendetektor18 befinden sich jeweils in einem Gehäuse10 , das jeweils ein reversibel verformbares, taktiles Sensorelement gemäß der1 bis4 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 (9)
- 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 oder2 , 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 bis8 .
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