DE3784794T2

DE3784794T2 - Antriebsschaltung für bewegliche Röntgengeräte.

Info

Publication number: DE3784794T2
Application number: DE87110012T
Authority: DE
Inventors: Dennis John Cotic; Gerald Kenneth Flakas; Steven James Gray; Michael John Pajerski
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1986-07-14
Filing date: 1987-07-10
Publication date: 1993-10-21
Anticipated expiration: 2007-07-11
Also published as: EP0253333A1; US4697661A; EP0253333B1; JPH0466577B2; DE3784794D1; DK366387A; DK366387D0; JPS6321038A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen kraftunterstützten Transportwagen für mobiles medizinisches diagnostisches Gerät und insbesondere auf eine auf Kraft ansprechende Handgriffanordnung und ein Steuersystem zum Abtasten der Richtung und Größe einer Kraft, die auf den Handgriff ausgeübt wird und dementsprechend die Bewegung des Transportwagens steuert.
Es ist in medizinischen Einrichtungen üblich, portable diagnostische Geräte für Patienten zu Verfügung zu haben, die nicht bewegt werden können. Eine typische Art von portablem Gerät ist eine medizinische Röntgenmaschine. Diese Maschinen sind auf kraftunterstützten Transportwagen angebracht, d. h. Transportwagen, die motorgetrieben sind. Die Steuerung dieser Transportwagen erfolgt im allgemeinen durch eine Bedienungsperson, die an der Rückseite des Transportwagens steht und die Richtung der Bewegung des Transportwagens steuert, indem ein Schalter für entweder eine Vorwärts- oder Rückwärtsbewegung positioniert wird. Die Geschwindigkeit der Bewegung wird durch einen getrennten Hebel gesteuert, der betätigt wird, während der Transportwagen gesteuert wird. Ein Wenden des Transportwagens ist nicht kraftunterstützt und erfordert somit erhebliche Kraft, da der derartige Transportwagen durchaus 450 kg (1000 US Pfund) wiegen können. Zusätzlich erfordert das Bewegen des Transportwagens ein erhebliches Maß an Können und Praxis, um eine manuelle Steuerung mit Vorwärts/Rückwärts-Schaltvorgängen und gleichzeitiger Geschwindigkeitssteuerung zu koordinieren.
Beispiele für Steuerungen für kraftunterstützte Einrichtungen sind in der US-A-4 107 590 (die auf der DE-A-2 746 016 basiert) und der US-A-4 587 471 zu finden (die auf der DE- A-3 236 116 basiert).
Ein Nachteil derartiger bekannter Transportwagensysteme besteht darin, daß eine Reaktion der Bedienungsperson zum Korrigieren der Bewegungsrichtung des angetriebenen Transportwagens darin besteht, eine zusätzliche Kraft auf den Handgriff des Transportwagens auszuüben, um eine Korrektur herbeizuführen. Jedoch kann die Korrektur nur auf wirksame Weise durchgeführt werden, indem die Position des Hebels oder schalterartiger Steuerungen auf dem Transportwagen verändert wird. Somit würde es wünschenswert sein, eine Steueranordnung zur Verfügung zu haben, damit der massive, schwere Transportwagen für medizinisches Gerät auf eine Kraft auf den Handgriff in der gleichen Weise ansprechen würde, wie beispielsweise ein Einkaufswagen.
Ein speziellerer Nachteil von bekannten medizinischen Gerätewagen ist die relative Schwierigkeit, derartige Transportwagen in einer Notsituation schnell zu stoppen, beispielsweise wenn eine Bedienungsperson unbeabsichtigt zwischen dem Transportwagen und einem unbeweglichen Gegenstand eingeschlossen würde. Die Tendenz in derartigen Situationen besteht darin, den sich nähernden Transportwagen durch Schieben gegen den Handgriff zurückzuhalten. Es wäre demzufolge wünschenswert, eine Transportwagen-Steueranordnung zu schaffen, die auf eine Kraft auf den Handgriff anspricht, um einen Transportwagen sowohl zu stoppen als auch seine Richtung umzukehren.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen mobilen, kraftunterstützten Gerätewagen zu schaffen, der durch manuelle Betätigung auf einfache Weise bewegt und gestoppt werden kann.
Es sei eine weitere Aufgabe der Erfindung, einen mobilen, kraftunterstützten Gerätewagen zu schaffen, der durch manuelles Einwirken auf einen Handgriff leicht gesteuert und gewendet werden kann.
Die Erfindung bezieht sich auf einen mobilen, kraftunterstützten Gerätewagen, wie er beispielsweise zum Transportieren und Positionieren von medizinischem, diagnostischem Gerät verwendet wird, und sie ist insbesondere auf eine Handgriffanordnung gerichtet, die eine auf den Handgriff ausgeübte Kraft in Steuersignale umwandelt zum Antreiben und Steuern des Transportwagens. Medizinische Gerätewagen weisen im allgemeinen feststehende, nicht-steuerbare Antriebsräder, die hinten angeordnet sind, und Lenkräder auf, die vorne angeordnet sind. Die hinteren Räder werden unabhängig durch elektrische Motoren angetrieben. Die vorliegende Erfindung, wie sie im Anspruch 1 angegeben ist, schafft einen horizontalen Handgriff, der an der Hinterseite des Transportwagens in einer Position für eine normale manuelle Betätigung durch eine Bedienungsperson angebracht ist. An jedem Ende des Handgriffes ist eine auf Kraft ansprechende Einrichtung angeordnet zum Abtasten der Größe und Richtung der auf den Handgriff ausgeübten Kraft. Diese Kraft wird in elektrische Signale umgewandelt, die unabhängigen Steuersystemen für die elektrischen Antriebsmotoren zugeführt werden.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Handgriff an jedem Ende durch Federn gehaltert, die in vertikaler Richtung von dem Transportwagen auskragen. Die Federn sind mit den Enden des Handgriffes fest verbunden, wodurch eine auf den Handgriff ausgeübte Kraft eine Auslenkung der Federn und eine Bewegung des Handgriffes zur Folge hat. Eine Magnet- oder Gaussquelle ist an jedem Ende des Handgriffes befestigt und bewegt sich, wenn der Handgriff bewegt wird. Ein Hall-Effekt-Sensor ist fest an dem Transportwagen neben jedem Magneten angebracht. Wenn auf den Handgriff keine Kraft ausgeübt wird, detektiert der Hall-Sensor einen nominellen Gauss-Pegel und gibt eine Nullspannung ab. Wenn eine Kraft ausgeübt wird, die eine Bewegung des Handgriffes und Magneten zur Folge hat, ändert sich die abgegebene Spannung linear. Durch Verwenden eines bipolaren Magneten in einer Schiebeanordnung kann eine Bewegung des Handgriffes und somit eine Kraft auf den Handgriff in zwei Richtungen detektiert werden. Die Ausgangsspannung des Sensors wird einer elektrischen Schaltungsanordnung zugeführt, die die Ausgangsgröße maßgerecht anpaßt und sie zu einem nutzbaren Signal macht, das sowohl eine Größe als auch Polarität aufweist, die die Eingangskraft darstellen. Das elektrische Signal wird einem Steuersystem zugeführt zum Regeln der Leistungszufuhr zu den Antriebsmotoren in einer Weise, daß der Transportwagen angetrieben, gewendet oder gestoppt werden kann in Übereinstimmung mit kleinen auf den Handgriff ausgeübten Kräften.
Für ein besseres Verständnis der Erfindung wird Bezug genommen auf die folgende detaillierte Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen, in denen:
Fig. 1 eine vereinfachte perspektivische Ansicht von einem medizinischen Gerätewagen ist, bei dem die vorliegende Erfindung besonders brauchbar ist;
Fig. 2 ein vereinfacht es funktionales Blockdiagramm von einer Steueranordnung für einen mobilen medizinischen Gerätewagen ist, bei dem die vorliegende Erfindung verwendet ist;
Fig. 3 Hall-Effekt-Sensorausgangscharakteristiken in Abhängigkeit von einer relativen Verschiebung zwischen einem Magneten und einem Sensor darstellt;
Fig. 4A und 4B funktionale Darstellungen von einem ersten Ausführungsbeispiel eines auf Kraft ansprechenden Handgriffes gemäß der Erfindung sind;
Fig. 5 ein Schaltbild in Blockform von einer Signalkonditionierungsschaltung ist zur Verwendung mit einem Hall-Effekt-Kraftsensor;
Fig. 6 ein vereinfachtes funktionales Blockdiagramin von einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist, das auf Dehnung ansprechende Mittel für Kraftsensoren verwendet;
Fig. 7 eine Darstellung von einem Ausführungsbeispiel eines auf Kraft ansprechenden Handgriffes gemäß der Erfindung ist;
Fig. 8 eine Darstellung von einem Ausführungsbeispiel eines auf Dehnung ansprechenden Arms ist, der in Verbindung mit dem Handgriff gemäß der Erfindung verwendet ist; und
Fig. 9 eine vereinfachte schematische Darstellung von einer Brückenschaltung der in Fig. 6 gezeigten Art ist.
In Fig. 1 ist eine vereinfachte Darstellung eines mobilen, für medizinisches diagnostisches Gerät vorgesehenen Transportwagens 10 des Typs gezeigt, für den die vorliegende Erfindung besonders brauchbar ist. Der Diagnose-Transportwagen 10 kann beispielsweise ein Wagen zum Transportieren eines mobilen Röntgengerätes sein. Derartige Transportwagen können mehr als 450 kg (1000 US-Pfund) wiegen und sind deshalb ohne Kraftunterstützung sehr schwierig zu bewegen. Im allgemeinen ist der Transportwagen 10 mit einem Paar feststehender, nicht steuerbarer Räder 12 und 14 hinten an dem Fahrzeug versehen. Die Vorderseite des Fahrzeuges wird von zwei Lenkräder getragen, von denen eines bei 13 gezeigt ist. Die feststehenden Hinterräder sind im allgemeinen elektrisch angetrieben und von einer dynamoelektrischen Einrichtung gespeist, wie beispielsweise einem elektrischen Gleichstrommotor, der in dem Transportwagen angebracht ist. Die Elektromotoren werden aus Bord-Batterien (nicht gezeigt) gespeist, die das Gewicht des Transportwagens 10 vergrößern.
Weiterhin ist an der Rückseite des Transportwagens ein Handgriff 16 angebracht, der von einer Bedienungsperson manuell ergriffen werden kann, um den mobilen Transportwagen zu schieben und zu steuern. Bei der bekannten Einrichtung würden weiterhin ein Schalter zum Steuern der Bewegungsrichtung des Transportwagens, d. h. entweder vorwärts oder rückwärts, und ein Hebel vorgesehen sein zum Steuern der Geschwindigkeit, mit der der Transportwagen angetrieben wird. Die bekannten Transportwagen sind nicht mit einem Lenkmechanismus versehen und, weil beide hinteren Antriebsräder 12 und 14 normalerweise mit der gleichen Geschwindigkeit angetrieben werden, wird es deshalb sehr schwierig für eine Bedienungsperson, den Transportwagen zu lenken oder zu wenden.
In Fig. 2 ist ein vereinfachtes funktionales Blockdiagramm von einem System gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt, das eine Antriebs- und Lenksteuerung in dem Handgriff 16 enthält. Der Transportwagen ist in einer Draufsicht gezeigt, wobei die Antriebsräder 12 und 14 so verbunden sind, daß sie durch entsprechende Antriebsmotoren 18 und 20 angetrieben werden, deren Rotoren durch Getriebeanordnungen (nicht gezeigt) mit den Rädern 12 und 14 verbunden sind. Die Antriebsmotoren 18 und 20 werden individuell durch entsprechende Motordrehzahl-Spannungssteuereinheiten 22 und 24 gesteuert. Die Motordrehzahl-Leistungssteuereinheiten 22 und 24 können von dem Verstärkertyp sein, wie er beispielsweise in der US-Patentschrift 4 163 929, erteilt am 7. August 1979 und übertragen auf die General Electric Company, gezeigt ist. Andere Formen von Spannungssteuereinheiten, wie beispielweise Zerhackerschaltungen eines Typs, der üblicherweise in elektrisch gespeisten Fahrzeugen verwendet werden, könnten ebenfalls verwendet werden. Ein Beispiel einer derartigen Zerhackerschaltung für einen Gleichstrommotor ist in der US-Patentschrift 3 843 912, erteilt am 22. Oktober 1974 und übertragen auf die General Electric Company, dargestellt. Es sei bemerkt, daß die Antriebsmotoren 18 und 20 zwar vorzugsweise Gleichstrommotoren sind, daß aber auch andere Motortypen verwendet werden könnten und in diesen Fällen die Leistungseinheiten 22 und 24 durch andere Typen von Leistungsverstärkern ersetzt werden könnten. Ein Beispiel eines derartigen Austausches würde die Verwendung von elektronisch kommutierter Motoren in Verbindung mit einem Regelsystem sein, wie es in der US-Patentschrift 4 449 079, erteilt am 15. Mai 1984 und übertragen auf die General Electric Company, gezeigt ist.
Die Leistungsverstärker 22 und 24 werden mit Steuersignalen von entsprechenden linken und rechten elektronischen Kraftsensor-Signalkonditionierungsschaltungen 26 und 28 versorgt. Diese zwei elektronischen Schaltungsanordnungen können ebenfalls einen bekannten Aufbau besitzen zum Konditionieren der Signale von den entsprechenden Kraftsensoren in eine geeignete Form für ein Anlegen an die Leistungsverstärker 22 und 24. Im allgemeinen können derartige elektronische Konditionierungsschaltungen einfache analoge Verstärkerschaltungen sein. In einigen Anwendungsfällen jedoch können die analogen Signale, die von den Dehnungsmessern abgeleitet werden, in digitale Signale umgewandelt werden zum Steuern eines digitalen Versorgungssystems, und in diesem Fall können die elektronischen Konditionierungsschaltungen 26 und 28 Analog/Digital-Wandler der bekannten Art aufweisen.
In dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Handgriff 16 mit dem Transportwagen 10 über erste und zweite relativ steife, aber flexible Teile 30 und 32 verbunden. Die Teile 30 und 32 können als steife Blattfedern betrachtet werden. Die Federteile 30 und 32 erlauben, daß der Handgriff leicht verschoben wird sowohl in der Vorwärts- als auch Rückwärtsrichtung in Abhängigkeit von entsprechenden Kräften, die auf den Handgriff ausgeübt werden, indem beispielsweise der Handgriff geschoben oder gezogen wird. An jedem Ende des Handgriffes 16 ist einer von zwei linearen Magneten 34 und 36 befestigt, der sich mit dem Handgriff bewegt. An dem Transportwagen 10 befestigt und neben jedem Magneten 34 und 36 angeordnet ist ein entsprechender von zwei Hall-Effekt-Sensoren 38 bzw. 40. Die Hall- Effekt-Sensoren 38 und 40 sind in geeigneter Weise mit einer Versorgungsquelle (nicht gezeigt) verbunden.
Die Sensoren 38 und 40 sind allgemein bekannte, im Handel erhältliche Sensoren und werden hier deshalb nicht näher beschrieben. Jedoch ist in Fig. 3 eine Kurve des elektrischen Ansprechverhaltens von einem der Sensoren 38 und 40 gezeigt, wenn sich seine relative Stellung in Bezug auf einen der benachbart angeordneten Magneten 34 und 36 ändert. Als Referenz ist der Magnet 34 in Bezug auf den Sensor 38 in Fig. 3 gezeigt. Wie aus dieser Figur ersichtlich ist, ist, wenn der Sensor 38 in Bezug auf den Magneten 34 zentriert ist, das Ausgangssignal aus dem Sensor 38 auf einem Nullpegel. Wenn der Magnet 34 verschoben wird, ändert sich das Sensorausgangssignal etwa linear zwischen seinen maximalen positiven und negativen Werten. Das Vorzeichen oder die Polarität des Sensorsignals ist eine Anzeige für die Richtung, in der der Handgriff 16 verschoben wird, während die Größe des Signals proportional zu dem Betrag der Verschiebung ist. Es wird deutlich, daß, je größer die auf den Handgriff 16 ausgeübte Kraft wird, desto größer wird die Amplitude der Sensorausgangssignale, da eine größere Kraft eine größere Verschiebung des Handgriffes 16 zur Folge haben wird.
Die mechanische Anordnung oder Struktur des Handgriffes 16 mit den Hall-Effekt-Sensoren ist in Fig. 4A deutlicher gezeigt. Um auf Kräfte anzusprechen, die im wesentlichen parallel zu einer Ebene ausgeübt werden, in der der Transportwagen betrieben wird, ist der Handgriff 16 so angeordnet, daß er um eine horizontale Achse schwenkbar ist aufgrund der Befestigung von einem Ende der Federteile 30 und 33 an dem Transportwagen derart, daß die Federteile von dem Transportwagen 10 in vertikaler Richtung ausgehen. Die entfernten Enden der Teile 30 und 32, in Bezug auf den Transportwagen 10, sind an gegenüberliegenden Enden des Handgriffes 16 befestigt. Die Federwirkung der Teile 30 und 32 gestattet eine relativ einfache Verschiebung des Handgriffes 16, während eine rasche Rückkehr in eine Neutral- oder Mittelstellung herbeigeführt wird, wenn der Handgrifffreigegeben wird. Die Sensoren 38 und 40 sind an entsprechenden Halterungen 42 und 44 befestigt, die eine feststehende Position der Sensoren in Bezug auf den Transportwagen 10 beibehalten. Die mechanische Verbindung der vorstehend beschriebenen Elemente mit dem Transportwagen 10 kann durch irgendeine von mehreren bekannten Befestigungsmitteln erfolgen, wozu beispielsweise Schweißen, eine Schraubverbindung oder Kleben gehört. Fig. 4B ist eine Ansicht von oben auf das eine Ende des Handgriffes 16 und stellt die Magnetbewegung in Bezug auf einen der Sensoren näher dar.
In Fig. 5 ist ein Ausführungsbeispiel der elektronischen Signalkonditionierungsschaltung 28 in einem vereinfachten Blockdiagrammformat gezeigt. Der Sensor 40 ist ein im Handel erhältlicher Sensor, der eine Hall-Vorrichtung 46, einen Stromregler 48, einen Verstärker 50 und einen Stromtreiber 52 aufweist. Die Impedanz der Hall-Vorrichtung wird durch ein sich änderndes Magnetfeld herbeigeführt, um für einen sich ändernden Strom zu sorgen, der durch den Verstärker 50 verstärkt und über die Treiberschaltung 52 als das Sensorausgangssignal mit der Konditionierungsschaltung 28 in Verbindung steht. Die Schaltungsanordnung 28 wandelt das Sensorausgangssignal um zum Steuern des Motordrehzahl- Verstärkers 24. Ein Pufferverstärker 54 sorgt für eine Signalpegelverschiebung, die die relativ kleine Ausgangsspannung des Sensors 40 in eine nutzbare höhere Spannung umwandelt. Die Spannung aus dem Verstärker 54 wird einem Momentanwertspeicher (Sample- and Hold-Schaltung) der bekannten Art zugeführt. Die Schaltungsanordnung 56 gestattet, daß diskrete, periodische Werte abgetastet bzw. gesampelt werden, die dann durch einen Analog/Digital-Wandler 58 (A/D) in digitale Werte umgewandelt werden. Die digitalen Werte aus dem A/D-Wandler 58, die das Sensorausgangssignal darstellen, werden einem Mikrocomputer 60 zugeführt, wo sie in entsprechende Treibersignale für den Motordrehzahlverstärker 24 umgewandelt werden.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden die elektronischen Signalkonditionierungsschaltungen 26 und 28 in einer einzigen gemeinsamen Schaltungsanordnung durch einen Multiplexer (MUX) 62 vereinigt. Wie in Fig. 5 gezeigt ist, selektiert der MUX 62 eines der Signale von entweder dem Sensor 38 oder 40, und dieses Signal wird dann durch den Computer 60 verarbeitet und dem Verstärker 22 oder 24 zugeführt. Der MUX 62 arbeitet in bekannter Weise, vorzugsweise in Abhängigkeit von Zeitsteuersignalen von dem Computer 60, um die Sensoren 38 und 40 abwechselnd zu sampeln. Diese Anordnung senkt die Systemkosten, indem mehrfache Hardware, wie beispielsweise doppelte Computer 60, eliminiert wird.
Jedes Ende des Handgriffes 16 ist mit dem Transportwagen 10 durch ein Befestigungsmittel verbunden, das eine auf Dehnung ansprechende Vorrichtung aufweist. Typisch weist diese auf Dehnung ansprechende Vorrichtung einen bekannten Dehnungsmesser auf. Die auf Dehnung ansprechende Vorrichtung weist in dem Ausführungsbeispiel zwei Dehnungsmesser an jedem Ende des Handgriffes 16 auf. Die Dehnungsmesser sind elektrisch mit einem Paar Wheatstone-Brückenschaltungen 30 und 32 verbunden, die die Erzeugung von Signalen aus den Dehnungsmessern ermöglichen, die der Größe und Richtung der auf den Handgriff 16 ausgeübten Kraft proportional sind und diese darstellen. Die durch die Wheatstone-Brückenschaltungen 30 und 32 erzeugten Signale werden entsprechenden elektronischen Signalkonditionierungsschaltungen 26 und 28 zugeführt. Ein Typ von Signalkonditionierungsschaltung, die einem Dehnungsmesser zugeordnet ist, ist in der US-Patentschrift 4 107 590, erteilt am 15. August 1978 und übertragen auf die General Electric Company, gezeigt und beschrieben. Diese Patentschrift enthält auch eine Beschreibung von einer Schaltungsanordnung zum Steuern eines Motors durch ein Dehnungsmessersignal.
Bevor die Arbeitsweise der Schaltungsanordnungen 30 und 32 im einzelnen beschrieben wird, sei zunächst auf Fig. 3 eingegangen, in der ein Schnittbild von einem Ausführungsbeispiel des Handgriffes gezeigt ist. Der im Schnitt gezeigte Handgriff 16 ist als ein hohler Handgriff gezeigt, der Schwenkverbindungen 34 und 36 an jedem Ende aufweist. Die Schwenkverbindungen verbinden den Handgriff mit ersten und zweiten auskragenden Dehnungsmesserwandler-Sensorarmen 38 und 40. Die Arme 38 und 40 sind jeweils an dem einen Ende mit Halterungsarmstrukturen 42 bzw. 44 fest verbunden. Es sei bemerkt, daß die in Fig. 1 gezeigte Ansicht ein Blick von oben auf den Handgriff ist. Die normale Bewegungsrichtung des Transportwagens, auf dem der Handgriff 16 angebracht ist, ist in der Richtung des Pfeiles 46.
Jeder der Arme 38 und 40 hat einen halsartig eingeschnittenen oder im Querschnitt verminderten Bereich 48 und 50. Die halsartig eingeschnittenen Bereiche dienen dazu, jedes Biegemoment, das auf die Arme 38 und 40 ausgeübt wird, auf diesen Bereich zu konzentrieren. Dehnungsmesser G1 und G2 sind auf jeder Seite des halsartig eingeschnittenen Bereiches 48 befestigt, während Dehnungsmesser G3 und G4 auf gegenüberliegenden Seiten des halsartig eingeschnittenen Bereiches 50 befestigt sind. Die Positionierung der Dehnungsmesser ist so, daß eine Detektion von einem Biegemoment, das in einer normalen Bewegungsrichtung des Transportwagens 10 ausgeübt wird, erfolgt. Jede Bewegung oder jedes Drehmoment, das in einer anderen Richtung als derjenigen des Pfeiles 46 auf die Arme 38 und 40 ausgeübt wird, bewirkt eine gleiche Dehnung auf jedem der gegenüberliegenden Dehnungsmesser und führt deshalb nicht zu irgendeinem Differenzsignal. Demzufolge ist der Handgriff 16 so angeordnet, daß er nur Kräfte detektiert, die in der Bewegungsrichtung des Transportwagens ausgeübt werden. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß, wenn die eine Seite des Handgriffes in einer Vorwärtsrichtung geschoben wird, während eine Kraft auf das andere Ende des Handgriffes in einer Rückwärtsrichtung ausgeübt wird, die Arme 38 und 40 ein Biegemoment in entgegengesetzte Richtungen erfahren und sie deshalb Signale liefern können, die ermöglichen, daß Signale unterschiedlicher Polarität an die Steuer- bzw. Regelelektronik für die Elektromotoren angelegt werden. Eine derartige Anordnung erlaubt, daß die Elektromotoren in entgegengesetzten Richtungen angetrieben werden, und sie erlaubt, daß der Transportwagen 10 in einem sehr kleinen Radius geschwenkt oder gewendet wird. Somit ist der Handgriff empfindlich auf Differenzkräfte, die über der Länge des Handgriffes ausgeübt werden.
Die Schwenkverbindungen 34 und 36 sind zwar als Drehverbindungen zwischen dem Handgriff und den Armen 38 und 40 gezeigt, es sei aber bemerkt, daß eine mehr praktische Lösung darin besteht, die Arme 38 und 40 an dem Handgriff 16 durch Stifte schwenkbar zu befestigen, die durch den Handgriff und Punkte neben den Enden der Arme 38 und 40 führen. Das einzige Erfordernis besteht darin, daß die Enden der Arme 38 und 40 schwenkbar an dem Handgriff 16 befestigt sind, um eine gewisse leichte Differenzbewegung zwischen den gegenüberliegenden Enden des Handgriffes zu gestatten.
Es wird nun auf Fig. 4 eingegangen, in der eine vergrößerte Ansicht von einem Ausführungsbeispiel der Arme 38 und 40 gezeigt ist und die die Anordnung der Dehnungsmesser in dem halsartig eingeschnittenen Bereich des Sensorarms deutlicher zeigt. Bekanntlich haben im Handel erhältliche Dehnungsmesser, wie beispielsweise diejenigen, die von der Firma Kulite Semiconductor Products, Inc., erhältlich sind, die Form von in Serpentinenmustern angeordneten Widerstandsnetzwerken, die an einer Oberfläche befestigt werden können. Jede Dehnung oder Spannung, die auf diese Oberfläche ausgeübt wird, bewirkt entweder eine Elongation oder eine Kontraktion des Dehnungsmessers. Wie in Fig. 2 angegeben ist, sind jedem der Sensorarme zwei Dehnungsmesser zugeordnet, und diese beiden Dehnungsmesser sind in einer elektrischen Wheatstone-Brückenschaltung verbunden. Infolgedessen gestattet die Brückenschaltung eine Unterscheidung zwischen Signalen, die unterschiedliche Änderungen in den Dehnungsmessern G1 und G2 oder G3 und G4 anzeigen, im Gegensatz zu gemeinsamen Änderungen in jedem Dehnungsmesser. In Fig. 4 hat die Bewegung des Armes in der Richtung des Pfeiles 52 eine Kontraktion von einem der Dehnungsmesser und eine Elongation des anderen zur Folge. Diese Bewegung hat eine unterschiedliche Änderung des Widerstandes der Dehnungsmesser zur Folge. Jede Bewegung des Armes 38 entlang einer der gestrichelten Linien 54, 56, 58 und 60 bewirkt eine gleiche Kontraktion oder Elongation der Dehnungsmesser G1 und G2 und verhindert somit irgendeine unterschiedliche Änderung in ihrem Widerstand.
Es wird nun auf Fig. 5 eingegangen, wonach zwei Dehnungsmesser G1 und G2 in einer Wheatstone-Brückenschaltung der in Fig. 2 gezeigten Art verbunden sind. Die zwei Widerstände R1 und R2, die die Brückenschaltungen vervollständigen, sind Festwiderstände und so gewählt, daß sie Werte haben, um die Brückenschaltung abzugleichen. Die Wahl dieser Widerstände ist allgemein bekannt und wird deshalb hier nicht näher beschrieben. Die Ausgangsspannung der Wheatstone-Brückenschaltung kann durch die Gleichung ausgedrückt werden:
V=SEK/2
wobei S die Dehnung darstellt, E die Erregerspannung ist und K eine Dehnungsmesserkonstante ist. Der Wert der Dehnung S wird durch die allgemein bekannte Gleichung 12 PL/BT² für einen Kragarm ermittelt. In der Dehnungs-messergleichung stellt P die Last dar, die auf das auskragende Ende des Arms ausgeübt wird, L ist die Länge des Arms, B ist die Breite des Arms in einer senkrecht zu der ausgeübten Kraft und T ist die Dicke des Arms an dem Punkt, an dem eine Biegung auftritt. Durch Einsetzen der Dehnungsmessergleichung in die Gleichung für die Ausgangsspannung V der Wheatstone-Brückenschaltung ist ersichtlich, daß die Spannung V gleich 6PLEK/BT&sub2; ist. Somit ist die Ausgangsspannung der Wheatstone-Brückenschaltung gemäß Fig. 5 direkt proportional zu der Größe der Dehnungskraft, die auf den Handgriff 16 ausgeübt wird. Weiterhin ist die Polarität der Spannung V eine Anzeige für die Richtung, in der der zugeordnete Sensorarm 38 oder 40 gebogen wird. Die Signalspannung V kann deshalb verwendet werden, um die Geschwindigkeit und Richtung der Drehung der Räder 12 und 14 zu steuern bzw. zu regeln.
Vorstehend wurde ein System beschrieben, um Antriebsmotoren von einem mobilen medizinischen Gerätewagen unabhängig zu steuern bzw. zu regeln, um so den Transportwagen auf einfache Weise anzutreiben und zu lenken. Die Erfindung wurde zwar in Verbindung mit einem speziellen Ausführungsbeispiel beschrieben, aber selbstverständlich kann der Fachmann Modifikationen und Abänderungen vornehmen. Deshalb sollen die beigefügten Ansprüche alle derartigen Modifikationen und Abänderungen in der Weise umfassen, daß sie in den Schutzbereich der Ansprüche fallen.

Claims

1. Steuersystem (22, 24) zur Lieferung von Antriebskraft an wenigstens ein Paar unabhängig angetriebener, nicht lenk- bzw. steuerbarer Räder (12, 14) von einem kraftbetriebenen Transportwagen (10) zum Transportieren von medizinischem, diagnostischem Gerät, wobei das Steuersystem enthält:

einen manuell ergreifbaren Handgriff (16), der erste und zweite Enden aufweist und an dem Transportwagen in einer Position angebracht ist, die gestattet, daß eine manuelle Kraft auf den Handgriff im wesentlichen in einer Richtung ausgeübt wird, in der eine Bewegung des Transportwagens gewünscht ist,

eine auf Kraft ansprechende Einrichtung (34, 36, 38, 40), die mit dem Handgriff verbunden ist, zum Abtasten der manuellen Kraft, die auf den Handgriff in einer horizontalen Ebene im wesentlichen parallel zu der Bewegungsrichtung ausgeübt ist, wobei die auf Kraft ansprechende Einrichtung Signale liefert, die die Größe und Richtung der manuellen Kraft darstellen, die auf jedes der ersten und zweiten Enden des Handgriffes ausgeübt ist, und eine auf die Signale ansprechende Einrichtung (26, 28) zum Betätigen des Steuersystems, um die Antriebskraft an die angetriebenen, nicht lenk- bzw. steuerbaren Räder unabhängig zu liefern, um die Richtung und Geschwindigkeit der Bewegung des Transportwagens zu steuern,

wobei der Handgriff einen Stab aufweist, der schwenkbare Befestigungen (34, 36, 68, 70) an jedem der ersten und zweiten Enden aufweist, die auf Kraft ansprechende Einrichtung erste und zweite Kragarme (38, 40, 76, 78, 72, 74) aufweist, von denen jeweils ein Ende fest an dem Transportwagen angebracht ist neben einem entsprechenden der ersten und zweiten Enden des Handgriffes, und ein zweites Ende von jedem der Arme mit einem entsprechenden der schwenkbaren Befestigungen verbunden ist, wobei die manuelle Kraft, die auf den Handgriff ausgeübt ist, in ein Biegemoment der Arme umgesetzt wird.

2. Steuersystem nach Anspruch 1, wobei die Arme jeweils einen vordefinierten Biegebereich (82, 84) haben und enthalten:

zwei auf Dehnung ansprechende elektrische Widerstandsmittel (61, 62, 63, 64), die an gegenüberliegenden Seiten des Biegebereiches befestigt sind, wobei die Widerstandsmittel die Eigenschaft haben, ihren elektrischen Widerstand in Abhängigkeit von der Biegung an dem Biegebereich zu verändern, und eine elektrische Schaltungsanordnung (64, 66), die auf Änderungen in den Widerstandsmitteln anspricht zum Liefern der Signale.

3. Steuersystem nach Anspruch 2, wobei die Schaltungsanordnung eine Wheatstone-Brücke aufweist, bei der die Widerstandsmittel so geschaltet sind, daß sie zwei Schenkel der Brücke bilden.

4. Steuersystem nach Anspruch 1, wobei die auf Kraft ansprechende Einrichtung wenigstens einen Hall-Effekt- Sensor (38, 40), der mit entweder dem Handgriff oder dem Transportwagen verbunden ist, und eine magnetische Einrichtung (34, 36) aufweist, die mit dem anderen Teil von Handgriff oder Transportwagen verbunden ist, wobei der Sensor so angeordnet ist, daß er die auf Kraft ansprechenden Signale in Abhängigkeit von der relativen Verschiebung des Handgriffes liefert.

5. Steuersystem nach Anspruch 1, wobei der Handgriff auf Kraft ansprechende Mittel aufweist, die mit jedem der ersten und zweiten Enden verbunden sind.

6. Steuersystem nach Anspruch 5, wobei die auf Kraft ansprechende Einrichtung einen Hall-Effekt-Sensor (38, 40) aufweist.

7. Steuersystem nach Anspruch 6, wobei die auf Kraft ansprechende Einrichtung Magnetmittel (34, 36) aufweist, die an jedem der ersten und zweiten Enden des Handgriffes befestigt sind, wobei die Hall-Effekt-Sensoren neben den Magnetmitteln angeordnet und an dem Transportwagen befestigt sind.

8. Steuersystem nach Anspruch 7, wobei der Handgriff an dem Transportwagen durch vertikal verlaufende, relativ steife Federteile (30, 32) befestigt ist, die horizontal auslenkbar sind, um eine Verschiebung des Handgriffes in Proportion zu der ausgeübten Kraft zu gestatten.

9. Verwendung des Steuersystems nach Anspruch 1 in einem angetriebenen Gerätewagen für medizinisches, diagnostisches Gerät.

10. Angetriebener Gerätewagen für medizinisches, diagnostisches Gerät unter Verwendung des Steuersystems nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Paar der Steuersysteme zum entsprechenden Steuern eines Paares elektrischer Antriebsmotoren, die auf entsprechende Weise mit den nicht lenk- bzw. steuerbaren Rädern verbunden sind, um so die Räder sowohl in Vorwärts- als auch Rückwärtsrichtung antreiben zu können.

11. Gerätewagen nach Anspruch 10, wobei der manuell ergreifbare Handgriff mit dem Wagen durch erste und zweite auf Dehnung ansprechende Einrichtungen an gegenüberliegenden Enden des Handgriffes verbunden ist, wobei die auf Dehnung ansprechenden Einrichtungen (61, 62, 63, 64) Angaben bezüglich der Richtung und des Grades der Kraft an jedem Ende des Handgriffes in Abhängigkeit von einer manuell ausgeübten Kraft liefern, und erste und zweite Einrichtungen (26, 28) jeweils auf die Angaben von der auf Kraft ansprechenden Einrichtung ansprechen zum Erzeugen von Größen- und Richtungssignalen an entsprechende Geschwindigkeitsregelschaltungen zum Herbeiführen einer Bewegung eines Gerätewagens gemäß der auf den Handgriff ausgeübten Kraft.

12. Gerätewagen nach Anspruch 11, wobei der Handgriff einen Stab aufweist, der schwenkbare Befestigungen (34, 36, 68, 70) an jedem der ersten und zweiten Enden hat, wobei die auf Kraft ansprechende Einrichtung erste und zweite Kragarme (38, 40, 76, 78, 72, 74) aufweist, von denen jeweils das eine Ende an dem Gerätewagen neben einem entsprechenden der ersten und zweiten Enden des Handgriffes angebracht ist und ein zweites Ende von jedem der Arme mit einem entsprechenden der schwenkbaren Befestigungen verbunden ist, wobei die auf den Handgriff ausgeübte Kraft in ein Biegemoment auf die Arme umgesetzt wird.

13. Gerätewagen nach Anspruch 10, wobei der Handgriff einen Stab endlicher Länge aufweist, an dessen gegenüberliegenden Enden Magnetmittel (34, 36) befestigt sind, die auf Kraft ansprechende Einrichtung Hall-Effekt- Sensoren (38, 40) aufweist, die an dem Wagen neben den Magnetmittel angebracht sind, wobei eine Auslenkung des Handgriffes eine relative Verschiebung zwischen den Magnetmitteln und einem benachbarten Sensor hervorruft, wobei die Sensoren auf eine Verschiebung der Magnetmittel ansprechen zur Lieferung der Angaben über die Richtung und den Grad der auf den Handgriff ausgeübten Kraft.

14. Gerätewagen nach Anspruch 13, wobei der Handgriff an dem Wagen durch vertikal verlaufende, relativ steife Federteile (30, 32) angebracht ist, wobei die Federteile horizontal auslenkbar sind, um eine Verschiebung des Handgriffes in Proportion zu der ausgeübten Kraft zu gestatten.