EP3384262A2 - Pressure sensor, measuring mattress, bed, method and diagnostic system - Google Patents

Pressure sensor, measuring mattress, bed, method and diagnostic system

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EP3384262A2
EP3384262A2 EP16805808.9A EP16805808A EP3384262A2 EP 3384262 A2 EP3384262 A2 EP 3384262A2 EP 16805808 A EP16805808 A EP 16805808A EP 3384262 A2 EP3384262 A2 EP 3384262A2
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EP
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light
pressure
pressure sensor
optical fiber
mattress
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EP16805808.9A
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Dietrich Huber
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    • A61B2562/04—Arrangements of multiple sensors of the same type
    • A61B2562/046—Arrangements of multiple sensors of the same type in a matrix array

Abstract

Disclosed is an optical pressure sensor (42) having: a first light guide path (44-1) and a second light guide path (44-2), a light exit face of the first light guide path (44-1) and a light entry face of the second light guide path (44-2) being arranged such that light supplied via the first light guide path (44-1) and exiting the light exit face of the first light guide path (44-1) is incident on the light entry face of the second light guide path (44-2); and a first surface (10) and a second surface (20), which can move relative to one another and the distance between which defines a light propagation path between the light exit face of the first light guide path (44-1) and the light entry face of the second light guide path (44-2). The first surface (10) and the second surface (20) are coupled together mechanically, such that as a compressive force that is absorbed by the pressure sensor increases, the first surface (10) and the second surface (20) move away from one another. Other aspects relate to a measuring mattress comprising a plurality of pressure sensors (42) that are based on light guides and are accommodated in respective cavities, a bed provided with the measuring mattress, a method for detecting conditions of a body lying on the bed, and a diagnostic system.

Description

Drucksensor, Messmatratze, Liegestatt, Verfahren und Diagnosesystem  Pressure sensor, measuring mattress, Liegestatt, procedures and diagnostic system
Die vorliegende Erfindung betrifft einen optischen Drucksensor, eine Messmatratze, eine Liege- statt, ein Verfahren zum Erfassen von Zuständen eines darauf angeordneten Körpers, und ein Diagnosesystem. The present invention relates to an optical pressure sensor, a measuring mattress, a couch, a method for detecting states of a body disposed thereon, and a diagnostic system.
In der Medizin ist es oft wünschenswert, eine Liegeposition einer Person auf einer Matratze bzw. auf einer Liegestatt sensorisch festzustellen und zu überwachen. Dies kann über Drucksensoren, die in der Matratze verteilt sind und ein Einsinken des Körpers der Person als Druckkraft erfassen, geschehen. Viele Drucksensoren für den genannten und andere Einsatzzwecke benötigen einen Versorgungsstrom zur Ansteuerung von Sensorelementen. In der Medizin unterliegen jedoch stromführende Elemente, die in unmittelbarer Nähe eines Patienten angeordnet sind, erhöhten Sicherheitsanforderungen als elektrisch inaktive Elemente, um eine Zulassung zur Anwendung am Patienten zu erlangen. Es ist daher für diesen Anwendungsfall vorteilhaft, wenn Sensorelemente zur Erfassung von Druckunterschieden an einer Matratze zur Lagerung eines Patienten keine stromführenden Elemente aufweisen. In medicine, it is often desirable to sensory determine and monitor a lying position of a person on a mattress or on a Liegestatt. This can be done via pressure sensors, which are distributed in the mattress and capture a sinking of the body of the person as a compressive force. Many pressure sensors for the mentioned and other purposes require a supply current for driving sensor elements. However, in medicine, current-carrying elements located in the immediate vicinity of a patient are subject to increased safety requirements as electrically inactive elements in order to be approved for use on the patient. It is therefore advantageous for this application if sensor elements for detecting pressure differences on a mattress for supporting a patient have no current-carrying elements.
Aus der US 201 1/0185824 A1 sind ein Drucksensor, eine Matratze, eine Atemmessvorrichtung und ein Diagnosesystem sowie ein entsprechendes Verfahren zum Messen einer Kraft bekannt, bei welchen der Drucksensor zur Messung des Abstands zwischen einer ersten und einer zweiten, gegenüberliegenden Oberfläche eingerichtet ist, wobei die erste Oberfläche gegen eine Rückstellkraft auf die zweite Oberfläche zu und/oder von dieser weg bewegbar ist. Neben verschiedenen aktiven Abstandssensoren, die beispielsweise LEDs, Laser-, Hall- oder Wirbelstromelemente auf- weisen, ist in einer Ausführungsvariante auch ein optischer Abstandssensor mit Lichtwellenleitern (nachstehend kurz: Lichtleiter) vorgesehen. Bei dieser Variante führt ein erster Lichtleiter Licht von einer externen Lichtquelle dem Sensorraum zu und fängt ein zweiter Lichtleiter in dem Sensorraum reflektiertes Licht auf und leitet es einer externen Steuereinheit zu. Aus der KR 101514017 B1 geht ein Drucksensor hervor, in dem jeweils ein Ende zweier Lichtleiter angeordnet ist. Diese Enden sind einander gegenüberliegend angeordnet, so dass Licht, das aus einem Lichtleiter austritt, vom anderen Lichtleiter aufgenommen und weitergeleitet wird. Zwischen den beiden Enden der Lichtleiter sind mit einem festen Abstand angeordnet, der einen Lichtweg bildet. In diesem Lichtweg ein dunkles Schiebeelement eingeschoben werden, das federbeauf- schlagt ist. Das Schiebeelement ist mit einem nach außen weisenden Druckkörper verbunden, so dass durch Anlegen einer Druckkraft auf den Druckkörper das Schiebeelement entgegen der Federwirkung das Federelement betätigt wird und den Lichtweg zwischen den beiden Enden der Lichtleiter abschirmt. Anhand der über diesen Lichtweg übertragenen Lichtmenge kann die Druckkraft, die auf diesen Drucksensor wirkt, erfasst werden. From US 201 1/0185824 A1 a pressure sensor, a mattress, a breathing measuring device and a diagnostic system as well as a corresponding method for measuring a force are known, in which the pressure sensor is arranged to measure the distance between a first and a second, opposite surface, wherein the first surface is movable towards and / or away from a restoring force on the second surface. In addition to various active distance sensors, which have, for example, LEDs, laser, Hall or eddy current elements, in one embodiment, an optical distance sensor with optical waveguides (hereinafter short: optical fiber) is provided. In this variant, a first optical fiber supplies light from an external light source to the sensor space, and a second optical fiber intercepts reflected light in the sensor space and conducts it to an external control unit. From KR 101514017 B1, a pressure sensor emerges, in each of which one end of two light guides is arranged. These ends are arranged opposite each other so that light emerging from one optical fiber is picked up and transmitted by the other optical fiber. Between the two ends of the optical fibers are arranged at a fixed distance, which forms a light path. In this light path, a dark sliding element is inserted, which is spring-loaded. The sliding element is connected to an outwardly facing pressure body, so that by applying a compressive force on the pressure body, the sliding element against the spring action, the spring element is actuated and the light path between the two ends of the Fiber optic shields. Based on the amount of light transmitted via this light path, the pressure force acting on this pressure sensor can be detected.
Die DE 197 25 906 C1 betrifft eine Einrichtung zur Messung der Anpresskraft an einem Stromab- nehmer mittels faseroptischer Kraftsensoren. Die faseroptischen Kraftsensoren wiesen zwei Lichtleiter auf, welche mit ihren Stirnflächen in Richtung zu einer Reflexionsfläche gerichtet sind. Die Reflexionsfläche ist mit einem federelastischen Körper an die Lichtleiter gekoppelt. Durch einen der Lichtleiter wird Licht ausgestrahlt und nach Reflexion an der Reflexionsfläche durch den anderen empfangen. Die Lichtintensität, die vom empfangenen Lichtleiter aufgenommen wird, hängt einerseits von der Lichtstrecke ab, die das Licht zwischen den Stirnflächen der Lichtleitern und der Reflexionsfläche zurücklegt und andererseits von der Geometrie des Lichtkegels, der durch die Reflexion an der Reflexionsfläche sich in seiner Position am empfangenen Lichtleiter verändert. Es treten somit unterschiedliche Effekte auf, die sich überlagern können und eine Kalibrierung schwierig machen. DE 197 25 906 C1 relates to a device for measuring the contact pressure on a current collector by means of fiber optic force sensors. The fiber optic force sensors had two light guides, which are directed with their end faces towards a reflection surface. The reflection surface is coupled to the light guides with a spring-elastic body. Light is emitted through one of the optical fibers and received by the other after reflection at the reflection surface. The light intensity, which is received by the received light guide, depends on the one hand on the light path which travels the light between the end faces of the light guides and the reflection surface and on the other hand on the geometry of the light cone, which is reflected by the reflection at the reflecting surface in its position Light guide changed. There are thus different effects that can overlap and make calibration difficult.
Weitere optische Sensoren gehen aus der DE 44 46 760 A1 , DE 43 320 807 A1 , DE 195 23 756 A1 , DE 10 2009 043 535 A1 und der EP 1 744 135 A1 hervor. Further optical sensors are evident from DE 44 46 760 A1, DE 43 320 807 A1, DE 195 23 756 A1, DE 10 2009 043 535 A1 and EP 1 744 135 A1.
In der DE 698 17 032 T2 bzw. der EP 1 060 375 B1 ist ein optischer Drucksensor beschrieben, der ein Fabry-Perot-Interferometer ausbildet, mit welchem sehr kleine Längenänderungen aufgrund von Differenzeffekten gemessen werden können. DE 698 17 032 T2 or EP 1 060 375 B1 describes an optical pressure sensor which forms a Fabry-Perot interferometer with which very small changes in length due to differential effects can be measured.
Aus der EP 2 412 310 A1 geht ein Sensor zum Messen einer Körperbewegung hervor, wobei eine optische Faser in eine Folien- bzw. Matratzenstruktur eingebettet ist und eine Druckbelastung zu einer Änderung des Lichtdurchsatzes führt. EP 2 412 310 A1 discloses a sensor for measuring a body movement, wherein an optical fiber is embedded in a film or mattress structure and a pressure load leads to a change in the light throughput.
Aus der DE 10 2005 004 142 A1 geht ein Verfahren, bei welchem die Druckverteilung einer Liegefläche mittels einer zweidimensionalen Sensormatrix ermittelt wird. In der WO 2008/01 1 058 A1 ist eine Matratze mit einem darin integrierten optischen Sensor offenbart. From DE 10 2005 004 142 A1, a method is used in which the pressure distribution of a lying surface is determined by means of a two-dimensional sensor matrix. WO 2008/01 1 058 A1 discloses a mattress with an optical sensor integrated therein.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zu Grunde, einen verbesserten optischen Drucksensor auf Lichtleiter-Basis zu schaffen, der die Nachteile des Stands der Technik wenigstens teilweise besei- tigt. Die Aufgabe richtet sich insbesondere darauf, einen optischen Drucksensor auf Lichtleiter- Basis bereitzustellen, der eine sicherere Erfassung einer kleinen Belastung ermöglicht. The invention is therefore based on the object to provide an improved optical pressure sensor based on optical fibers, which at least partially eliminates the disadvantages of the prior art. In particular, the object is to provide an optical fiber-based pressure sensor that enables a more secure detection of a small load.
Die vorstehende Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche wenigstens in Teilaspekten gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen und vorteilhafte Weiterbildungen bilden den Gegenstand der Unteransprüche. The above object is solved by the features of the independent claims at least in some aspects. Preferred embodiments and advantageous developments form the subject of the dependent claims.
Gemäß einem ersten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein optischer Drucksensor vorgeschlagen, der aufweist: Einen ersten Lichtleiterweg und einen zweiten Lichtleiterweg wobei eine Lichtaustrittsfläche des ersten Lichtleiterwegs und eine Lichteintrittsfläche des zweiten Lichtleiterwegs so angeordnet sind, dass ein über den ersten Lichtleiterweg zugeführtes und aus der Lichtaustrittsfläche des ersten Lichtleiterwegs austretendes Licht in die Lichteintrittsfläche des zweiten Licht- leiterwegs fällt, According to a first aspect of the present invention, there is provided an optical pressure sensor comprising: A first light guide path and a second light guide path wherein a light exit surface of the first light guide path and a light entry surface of the second light guide path are arranged such that a light supplied via the first light guide path and emerging from the light exit surface of the first light guide path falls into the light entry surface of the second light guide path,
- eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche, die einander gegenüberliegend angeordnet sind und relativ zueinander beweglich sind und deren Abstand voneinander einen Lichtlaufweg zwischen der Lichtaustrittsfläche des ersten Lichtleiterwegs und der Lichteintrittsfläche des zweiten Lichtleiterwegs bestimmt,  a first surface and a second surface, which are arranged opposite one another and are movable relative to one another and whose distance from one another determines a light running path between the light exit surface of the first light guide path and the light entry surface of the second light guide path,
wobei die erste Oberfläche und die zweite Oberfläche mechanisch mittels eines Federelementes so miteinander gekoppelt sind, dass sich bei Erhöhung einer durch den Drucksensor aufgenommenen Druckkraft die erste Oberfläche und die zweite Oberfläche voneinander entfernen, so dass sich die an der Lichteintrittsfläche eintretende Lichtintensität entsprechend ändert, welche mittels einem Lichtsensorelementes in ein elektrisches Signal umgesetzt wird, das dem gemesse- nen Druck entspricht. wherein the first surface and the second surface are mechanically coupled to each other by means of a spring element such that upon increasing a pressure force received by the pressure sensor, the first surface and the second surface move away from each other such that the light intensity entering the light entry surface changes correspondingly is converted by means of a light sensor element into an electrical signal that corresponds to the measured pressure.
Im Sinne der Erfindung ist eine Druckkraft eine zusammendrückende Kraft. Demgemäß ist ein Drucksensor ein Kraftsensor zur Sensierung einer zusammendrückenden Kraft. Die Entfernung der ersten und der zweiten Oberfläche kann auch als Auslenkung des Drucksensors verstanden werden. Da sich bei Erhöhung einer durch den Drucksensor aufgenommenen Druckkraft die erste und die zweite Oberfläche voneinander entfernen, können sie bei zunehmender Belastung nicht aufeinander stoßen, sodass der Erfassungsbereich nicht durch den Anschlag der Oberflächen, sondern nur durch die körperliche Größe des Sensors nach oben begrenzt ist. Der Erfassungsbereich des Sensors kann daher größer sein. Auch wird bei dem erfindungsgemäßen Sensor der Lichtlaufweg mit zunehmender Druckkraft länger und wird daher die Lichtintensität des zurückkommenden Lichts bei steigender Druckkraft geringer, d.h., das zurückkommende Licht wird dunkler mit steigender Belastung. Daher kann eine maximal übertragbare Lichtintensität bei einem kleinstmöglichen Lichtlaufweg als Referenz zur Kalibrierung der Sensoren verwendet werden. Da erfindungsgemäß die erste Oberfläche und die zweite Oberfläche derart miteinander gekoppelt sind, dass sich bei Erhöhung der Druckkraft die erste Oberfläche und die zweite Oberfläche voneinander entfernen, nimmt mit zunehmendem Abstand die übertragene Lichtmenge ab. Es hat sich gezeigt, dass ein solcher Drucksensor kleine Druckkräfte sehr präzise erfassen kann und zudem die Lichtintensität bei nicht ausgelenktem Sensor maximal eingestellt werden kann, so dass die von einer Lichtquelle verfügbare Lichtintensität optimal über einen großen Messbereich genutzt werden kann. Weiterhin kann die optische Abtastung mittels eines punktförmigen Sensors erfolgen, der nur einen Teilbereich des vom Lichtleiter übertragenen Lichtstrahlbündels erfasst, da die Helligkeit über den gesamten Querschnitt des Lichtleiters beim erfindungsgemäßen Drucksensor im Wesentlichen konstant ist. Bei dem Drucksensor gemäß der KR 101514017 B1 wird ein Bereich abgeschirmt, so dass es in dem, dem Abschirmelement nachgeordneten Lichtleiter einen dunklen und einen hellen Abschnitt gibt. Damit hier eine korrekte Detektion der Lichtmenge erfolgen kann, muss ein zusätzliches Element vorgesehen sein, das das Licht der beiden Abschnitte mischt, um einen zuverlässigen Messwert zu erhalten oder es muss ein optischer Sensor verwendet werden, dessen Detektionsfläche so groß ist, dass er das Licht über den gesamten Querschnitt des Lichtleiters integriert. Aber unabhängig von dieser Problematik hat sich gezeigt, dass durch das Entfernen der ersten Oberfläche und der zweiten Oberfläche beim erfindungsgemäßen Drucksensor eine sehr hohe Auflösung erzielt wird. Dies gilt insbesondere, wenn sich die erste Oberfläche und die zweite Oberfläche im lastlosen Zustand berühren oder mit nur geringem Abstand zueinander angeordnet sind. For the purposes of the invention, a compressive force is a compressive force. Accordingly, a pressure sensor is a force sensor for sensing a compressive force. The removal of the first and the second surface can also be understood as a deflection of the pressure sensor. As the first and second surfaces move away from each other as the pressure applied by the pressure sensor increases, they can not collide with each other as the load increases, so that the detection range is not limited by the abutment of the surfaces but only by the physical size of the sensor , The detection range of the sensor can therefore be greater. Also, in the sensor of the present invention, the light path becomes longer as the pressing force increases, and therefore, the light intensity of the returning light decreases as the pressing force increases, that is, the returning light becomes darker as the load increases. Therefore, a maximum transmissible light intensity can be used with a minimum possible light path as a reference for calibration of the sensors. Since, according to the invention, the first surface and the second surface are coupled to one another in such a way that the first surface and the second surface move away from each other when the pressure force is increased, the transmitted light quantity decreases with increasing distance. It has been found that such a pressure sensor can detect small pressure forces very precisely and, moreover, the light intensity can be set to a maximum when the sensor is not deflected, so that the light intensity available from a light source can be optimally utilized over a large measuring range. Furthermore, the optical scanning can take place by means of a punctiform sensor which detects only a partial region of the light beam transmitted by the optical waveguide, since the brightness over the entire cross section of the optical waveguide is substantially constant in the pressure sensor according to the invention. In the pressure sensor according to KR 101514017 B1, a region is shielded, so that there is a dark and a light section in the optical waveguide arranged downstream of the shielding element. For a correct detection of the amount of light to occur here, an additional element must be provided which mixes the light of the two sections in order to obtain a reliable measured value or an optical sensor must be used, the detection surface is so large that it integrates the light over the entire cross section of the light guide. But irrespective of this problem, it has been found that a very high resolution is achieved by removing the first surface and the second surface in the pressure sensor according to the invention. This is especially true when the first surface and the second surface touch in the no-load state or are arranged with only a small distance from each other.
Bei dem Drucksensor gemäß der KR 101514017 B1 ist ein gewisser Mindestabstand für den Lichtweg zwischen den Enden der Lichtleiter notwendig. Dieser Abstand führt zwangsweise zu einem Verlust einer gewissen Lichtmenge, was die Auflösung des Drucksensors beeinträchtigt. In the pressure sensor according to the KR 101514017 B1, a certain minimum distance is necessary for the light path between the ends of the light guides. This distance inevitably leads to a loss of a certain amount of light, which affects the resolution of the pressure sensor.
Wenn die erste Oberfläche und die zweite Oberfläche elastisch miteinander gekoppelt sind, kann bei Rücknahme der Druckbelastung eine automatische Rückführung der Auslenkung erzielt werden. When the first surface and the second surface are elastically coupled with each other, when the pressure load is released, an automatic return of the deflection can be achieved.
Wenn die erste Oberfläche und die zweite Oberfläche im unbelasteten Zustand des Drucksensors aneinander anliegen, kann lastlos eine maximale Lichtintensität übertragen werden, da auch bei Anschlag der ersten und der zweiten Oberfläche Licht direkt von dem ersten in den zweiten Lichtleiterweg geleitet wird. Eine beginnende Auslenkung, die mit einer beginnenden Druckbelastung korreliert, kann als überproportionale Abdunkelung sicher und eindeutig erkannt werden. If the first surface and the second surface abut each other in the unloaded state of the pressure sensor, a maximum light intensity can be transmitted without load, since light is directed directly from the first into the second light guide path even when the first and second surfaces abut. An incipient deflection, which correlates with an incipient pressure load, can be recognized as a disproportionate darkening safely and clearly.
Wenn die erste Oberfläche und die zweite Oberfläche bei einer Druckkraft, die unterhalb einer vorbestimmten Schwelle liegt, aneinander anliegen, kann auch eine Auslöseschwelle für den Sensor definiert werden, sodass Schwankungen in Null-Lage wirksam unterdrückt werden können. When the first surface and the second surface abut each other at a pressing force below a predetermined threshold, a triggering threshold for the sensor can also be defined so that fluctuations in zero position can be effectively suppressed.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass der erste Lichtleiterweg ein erster Lichtleiter ist, der in einem die erste Oberfläche aufweisenden Bauteil aufgenommen ist, und der zweite Lichtleiterweg ein zweiter Lichtleiter ist, der in einem die zweite Oberfläche aufweisenden Bauteil aufgenommen ist, wobei die Lichtaustrittsfläche des ersten Lichtleiters und die Licht- eintrittsfläche des zweiten Lichtleiters einander gegenüberliegen. Dabei kann vorzugsweise die Lichtaustrittsfläche des ersten Lichtleiters mit der ersten Oberfläche koplanar oder im Wesentlichen koplanar angeordnet sein und die Lichteintrittsfläche des zweiten Lichtleiters mit der zweiten Oberfläche koplanar oder im Wesentlichen koplanar angeordnet sein. Die in den vorstehenden Ausführungsformen genannten Lichtleiter können als Lichtwellenleiter verstanden werden, die insbesondere aus Lichtleitfasern aufgebaut sind. In a preferred embodiment, it may be provided that the first optical fiber path is a first optical fiber, which is accommodated in a first surface having the component, and the second optical fiber is a second optical fiber, which is accommodated in a second surface having the component Light exit surface of the first light guide and the light-incident surface of the second light guide opposite to each other. In this case, the light exit surface of the first light guide with the first surface may preferably be coplanar or substantially coplanar, and the light entry surface of the second light guide may be coplanar or substantially coplanar with the second surface. The light guides mentioned in the preceding embodiments can be understood as optical waveguides, which are constructed in particular from optical fibers.
Wenn Achsen des ersten Lichtleiterwegs und des zweiten Lichtleiterwegs senkrecht oder parallel zu einer Richtung einer durch den Drucksensor aufgenommenen Kraft (F) angeordnet sind, kann auch die Kopplung der ersten und der zweiten Oberfläche besonders einfach verwirklicht sein. When axes of the first optical fiber path and the second optical fiber path are arranged perpendicular to or parallel to a direction of a force (F) picked up by the pressure sensor, the coupling of the first and second surfaces can also be realized particularly easily.
Der optische Drucksensor kann ein Federelement aufweisen, das derart angeordnet ist, dass das Federelement der zu messenden Druckkraft entgegenwirkt. Das Federelement kann als Teil eines Gehäuses des Drucksensors ausgebildet sein. Das Federelement kann jedoch auch ein separates Bauteil, wie zum Beispiel eine Schraubendruckfeder, sein. The optical pressure sensor may have a spring element which is arranged such that the spring element counteracts the pressure force to be measured. The spring element can be used as part of a Be formed housing of the pressure sensor. However, the spring element may also be a separate component, such as a helical compression spring.
Wird der Drucksensor in ein elastisches Federelement, wie zum Beispiel eine Matratze, eingesetzt, dann kann das elastische Federelement, zum Beispiel die Matratze, das Federelement bilden, wobei in diesem Fall der Drucksensor Abschnitte aufweist, die mit entsprechenden Abschnitten der Matratze derart zusammenwirken, dass die Federwirkung des elastischen Elementes auf den Drucksensor übertragen wird. Der Drucksensor weist vorzugsweise zwei Halteelemente auf, wobei eines der beiden Halteelemente die erste Oberfläche und das andere Halteelement die zweite Oberfläche ausbildet. Die beiden Halteelemente sind relativ zueinander in eine Richtung etwa senkrecht zu den beiden Oberflächen beweglich angeordnet, so dass sie bei Anlegen eines Druckes voneinander weg bewegt werden. If the pressure sensor is inserted into an elastic spring element, such as a mattress, then the elastic spring element, for example the mattress, can form the spring element, in which case the pressure sensor has sections which interact with corresponding sections of the mattress in such a way the spring action of the elastic element is transmitted to the pressure sensor. The pressure sensor preferably has two holding elements, wherein one of the two holding elements forms the first surface and the other holding element forms the second surface. The two holding elements are arranged so as to be movable relative to one another in a direction approximately perpendicular to the two surfaces, so that they are moved away from one another when a pressure is applied.
Die beiden Halteelemente können derart formschlüssig ineinander greifend ausgebildet sein, dass sie in eine Axialrichtung zueinander verschieblich sind. Ein solches formschlüssiges Ineinandergreifen kann beispielsweise durch ein hohlzylindrisches Halteelement und ein anderes, zylinderförmiges Halteelement realisiert sein, das mit geringem Spiel verschieblich im hohlzylindrischen Halteelement angeordnet ist. Eine Stirnfläche des zylinderförmigen Halteelements bildet eine der beiden ersten oder zweiten Oberflächen und eine Stirnwandung des hohlzylindrischen Halteelements bildet die andere der beiden ersten zweiten Oberflächen. The two holding elements may be designed such that they engage in a form-fitting manner in such a way that they are displaceable relative to one another in an axial direction. Such a positive engagement can be realized, for example, by a hollow cylindrical retaining element and another, cylindrical retaining element, which is arranged with little play displaceable in the hollow cylindrical retaining element. An end face of the cylindrical holding element forms one of the two first or second surfaces and an end wall of the hollow cylindrical holding element forms the other of the two first second surfaces.
Die beiden Halteelemente können jeweils an einen Druckkörper gekoppelt sein. Der Druckkörper ist vorzugsweise als Druckplatte ausgebildet. Die Druckkörper bilden jeweils eine freie Endfläche des Drucksensors, so dass durch Zusammendrücken der Druckkörper die Haltelemente relativ zueinander bewegt werden und die erste Oberfläche und die zweite Oberfläche voneinander weg bewegt werden. Die Halteelemente sind vorzugsweise mit zumindest einem Abstandselement mit dem jeweiligen Druckkörper verbunden. Die Abstandselemente sind exzentrisch zu einer zentralen Bewegungsachse angeordnet. Die Abstandselemente der unterschiedlichen Halteelemente sind in Drehrichtung um die Bewegungsachse zueinander versetzt angeordnet. Hierdurch kann eine Druckkraft, die auf die beiden Druckkörper wirkt und diese zusammenschiebt, so auf die Halteelemente umge- setzt werden, dass die erste Oberfläche und die zweite Oberfläche voneinander weg bewegt wird. Ein Zusammendrücken der Druckkörper wird somit in ein Auseinanderdrücken der ersten und zweiten Oberfläche umgesetzt. The two holding elements can each be coupled to a pressure body. The pressure body is preferably designed as a pressure plate. The pressure bodies each form a free end surface of the pressure sensor, so that by compressing the pressure body, the holding elements are moved relative to each other and the first surface and the second surface are moved away from each other. The holding elements are preferably connected to at least one spacer element with the respective pressure body. The spacers are arranged eccentrically to a central axis of movement. The spacer elements of the different holding elements are arranged offset from each other in the direction of rotation about the axis of movement. As a result, a compressive force which acts on the two pressure bodies and pushes them together can be converted to the holding elements such that the first surface and the second surface are moved away from one another. Compression of the pressure bodies is thus converted into a pressing apart of the first and second surfaces.
Gemäß einem zweiten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird eine Messmatratze zum Erfassen von Zuständen eines auf der Messmatratze befindlichen Körpers vorgeschlagen, die aufweist: According to a second aspect of the present invention, there is provided a measuring mattress for detecting states of a body located on the measuring mattress, comprising:
- eine Vielzahl von in der Messmatratze ausgebildeten Hohlräumen, und - eine Vielzahl von jeweils in den Hohlräumen aufgenommenen Drucksensoren, die zur Änderung einer Lichtqualität eines mittels Lichtleitern zu- und abgeleiteten Lichts in Abhängigkeit von einer auf jeden Drucksensor wirkenden Druckkraft ausgebildet sind, wobei die Drucksensoren vorzugsweise nach einem der vorangehenden Ansprüche ausgebildet sind. a plurality of cavities formed in the measuring mattress, and - A plurality of each received in the cavities pressure sensors, which are designed to change a light quality of a light guides via light and derived light in response to a pressure force acting on each pressure sensor, wherein the pressure sensors are preferably designed according to one of the preceding claims.
Unter einer Lichtqualität wird im Sinne der Erfindung insbesondere eine Lichtintensität verstanden. Alternativ können auch ein Frequenzspektrum, eine Lichtleistung, oder andere Eigenschaften des verwendeten Lichts verwendet werden. Hohlräume können beispielsweise ohnehin vorhandene Tonnenfederkerne der Matratze sein. Alternativ können die Hohlräume auch eigens in die Matratze eingearbeitet sein. Die Hohlräume können so ausgebildet sein, dass sie sich, wenn sie nicht von einem Drucksensor oder dergleichen belegt sind, elastisch verschließen. Die Messmatratze kann auch ein in einem Hohlraum aufgenommenes Mikrofon, welches vorzugsweise auf Grundlage von Lichtleitern arbeitet, aufweisen. Damit können auch Schallaufzeichnungen etwa zur Überwachung von Atmung, Puls oder zur Aufzeichnung von Hilferufen oder sonstigen Sprachnachrichten vorge- nommen werden. Vorzugsweise weist die Messmatratze eine Vielzahl von in der Messmatratze ausgebildeten Kanälen zur Aufnahme von Lichtleitern zu und von den Hohlräumen auf. Die Messmatratze kann als eine Innenlage, Auflage oder Unterlage einer Liegematratze ausgebildet sein. For the purposes of the invention, a quality of light is understood to mean, in particular, a light intensity. Alternatively, a frequency spectrum, a light output, or other characteristics of the light used may be used. Cavities can be, for example, existing barrel spring cores of the mattress anyway. Alternatively, the cavities may also be specially incorporated into the mattress. The cavities may be formed to elastically close when not occupied by a pressure sensor or the like. The measuring mattress may also have a microphone accommodated in a cavity, which preferably operates on the basis of light guides. Thus, sound recordings can also be made, for example, for monitoring respiration, pulse or for recording calls for help or other voice messages. Preferably, the measuring mattress has a plurality of channels formed in the measuring mattress for receiving optical fibers to and from the cavities. The measuring mattress can be designed as an inner layer, support or pad of a lying mattress.
Eine Messmatratze kann Drucksensoren aufweisen, deren Federelemente mit unterschiedlichen Federhärten ausgebildet sind. Es können Bereiche vorgesehen werden, in welchen die Federhärten härter als in anderen sind. Dies sind insbesondere die Bereiche, in welchen üblicherweise der Oberkörper oder die Hüfte einer Person angeordnet ist. Randbereiche oder die Bereiche, in welchen die Beine oder der Kopf zum Liegen kommen können mit Drucksensoren mit geringer Federhärte ausgebildet sein. Hierdurch wird sichergestellt, dass auch leichtere Körperteile, die auf der Matratze aufliegen, zuverlässig detektierbar sind und andererseits schwere Körperteile die Drucksensoren nicht übersteuern. A measuring mattress may comprise pressure sensors whose spring elements are formed with different spring hardnesses. Areas can be provided in which the spring hardnesses are harder than in others. These are in particular the areas in which usually the upper body or the hip of a person is arranged. Edge regions or the areas in which the legs or the head come to rest may be formed with pressure sensors with low spring stiffness. This ensures that even lighter parts of the body resting on the mattress can be reliably detected and, on the other hand, heavy body parts do not overload the pressure sensors.
Es ist auch möglich, dass die Matratze in mehrere separate Abschnitte ausgebildet ist, welche beispielsweise mittels einer Kippfunktion eine Liegestätte kippbar sind. Es ist an sich bekannt, den Bereich des Oberkörpers einer Matratze zu kippen. Es ist auch bekannt, im Beinbereich die Matratze im Querschnitt dreieckförmig anzuheben, um die Knie zu unterstützen. Die einzelnen Segmente einer Matratze, die gegenüber anderen Segmenten kippbar ausgebildet sind, können jeweils mit einem separaten Satz Drucksensoren versehen sein. Innerhalb eines solchen Segmentes können die Drucksensoren in einem regelmäßigen Raster angeordnet sein. Sowie als benachbar- ten Segment kann die Rastung unterbrochen sein, d. h. dass die Segmente in einem größeren Abstand als der Rasterabstand innerhalb eines Segmentes ist, ausgebildet sein können. It is also possible that the mattress is formed into a plurality of separate sections, which can be tilted, for example, by means of a tilt function. It is known to tilt the area of the upper body of a mattress. It is also known to raise in the leg area the mattress in a triangular cross-section to support the knee. The individual segments of a mattress, which are formed tiltable relative to other segments, may each be provided with a separate set of pressure sensors. Within such a segment, the pressure sensors may be arranged in a regular grid. As a neighboring segment, the detent may be interrupted, i. H. that the segments are at a greater distance than the grid spacing within a segment can be formed.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird eine Liegestatt mit einer Messmatratze gemäß vorstehender Beschreibung vorgeschlagen. Die Liegestatt kann beispiels- weise ein herkömmliches Bett, ein Krankenbett, ein Pflegebett, oder ein OP-Tisch sein. According to a further aspect of the present invention, there is proposed a bed with a measuring mattress as described above. The bed can for example be a conventional bed, a hospital bed, a nursing bed, or an operating table.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Erfassen von Zuständen eines auf einer Liegestatt liegenden Körpers mittels einer Vielzahl von unter- halb des Körpers angeordneten Drucksensoren vorgeschlagen. Die Drucksensoren sind vorzugsweise gemäß vorstehender Beschreibung ausgebildet. Das Verfahren weist die Schritte auf: According to a further aspect of the present invention, a method for detecting states of a lying on a Liegestatt body by means of a plurality of subordinate half of the body arranged pressure sensors proposed. The pressure sensors are preferably designed according to the above description. The method comprises the steps:
- Erzeugen eines Lichts definierter Lichtqualität;  - generating a light of defined light quality;
- Zuführen des Lichts zu jedem der Drucksensoren über einen jeweiligen ersten Lichtleiter- weg;  Supplying the light to each of the pressure sensors via a respective first optical fiber path;
Empfangen eines resultierenden Lichts von jedem der Drucksensoren über einen jeweiligen zweiten Lichtleiterweg; und  Receiving a resultant light from each of the pressure sensors via a respective second optical fiber path; and
- Berechnen der Zustände auf der Grundlage einer Lichtqualität des resultierenden Lichts der jeweiligen Drucksensoren.  - Calculating the states based on a light quality of the resulting light of the respective pressure sensors.
In dem beschriebenen Verfahren können die Zustände des Körpers wenigstens einen aufweisen von: In the described method, the states of the body may include at least one of:
- einer Körperposition wie etwa Liegeposition, Sitzposition oder dergleichen;  a body position such as lying position, sitting position or the like;
- eines lokalen Aufliegedrucks;  - a local bearing pressure;
- einer lokalen Eindringtiefe;  - a local penetration depth;
- einer Lage im Raum;  - a situation in space;
- einem Puls;  a pulse;
- einer Temperatur;  a temperature;
- einer Atmungsfrequenz und/oder -tiefe und/oder -qualität;  respiratory frequency and / or depth and / or quality;
- einem Bewegungszustand.  - a state of motion.
Das Verfahren kann auch Erfassungsdaten anderer Sensoren verwenden, die wenigstens einen der folgenden umfassen: The method may also use acquisition data from other sensors including at least one of the following:
- optische Sensoren;  - optical sensors;
- 3D-Scanner, insbesondere Laser-Scanner;  - 3D scanners, in particular laser scanners;
Kameras;  cameras;
- Schallwandler, insbesondere Mikrofone;  - Sound transducers, in particular microphones;
- medizinische Überwachungssensoren bzw. -Systeme. Das Verfahren kann ferner wenigstens einen der Schritte aufweisen:  - medical monitoring sensors or systems. The method may further comprise at least one of the steps:
- Speichern von Datensätzen entsprechend den erfassten Zuständen des Körpers;  - storing records in accordance with the detected conditions of the body;
Erstellen und/oder Verwenden eines Matratzenmodells;  Creating and / or using a mattress model;
Erzeugen eines visuelles Abbilds der erfassten Zustände des Körpers als 2D-Ansicht, SD- Ansicht, räumlich schwenkbares 3D-Modell, Schnittansicht, insbesondere Längs- oder Querschnittsansicht als Standbild oder Bewegtbild und Speichern, Darstellen auf einer Anzeigevorrichtung, Aufzeichnen auf Datenträger, Übertragung über ein Datenübertragungsnetz des erzeugten Abbilds;  Generating a visual image of the detected states of the body as a 2D view, SD view, spatially swiveling 3D model, sectional view, in particular longitudinal or cross-sectional view as a still or moving image and storage, displaying on a display device, recording on disk, transfer via Data transmission network of the generated image;
- Fernüberwachung des Körpers anhand der erfassten Zustände;  - Remote monitoring of the body based on the detected states;
- Ansteuerung von Stellgliedern zur Veränderung einer Körperposition, einer Eindringtiefe oder eines Auflagedrucks des Körpers.  - Actuation of actuators to change a body position, a penetration depth or a contact pressure of the body.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Diagnosesystem, aufweisend eine Vielzahl von Drucksensoren gemäß vorstehender Beschreibung und einer Steuer- einheit zur Ansteuerung der Drucksensoren und zur Verarbeitung von Erfassungsergebnissen der Drucksensoren vorgeschlagen. According to another aspect of the present invention, a diagnostic system comprising a plurality of pressure sensors as described above and a control system is provided. proposed unit for controlling the pressure sensors and for processing detection results of the pressure sensors.
In dem Diagnosesystem kann die Steuereinheit eine Lichtquelle zur Versorgung der Drucksenso- ren mit einem Licht über die jeweiligen ersten Lichtleiterwege, eine Lichterfassungseinheit zum Erfassen eines von den Drucksensoren kommenden Lichts über die jeweiligen zweiten Lichtleiterwege, und eine Speichereinheit zum Speichern von Datensätzen entsprechend den Erfassungsergebnissen für jeden der Drucksensoren aufweisen. Ferner kann die Steuereinheit eine Prozessoreinheit zur Ermittlung einer auf jeden Drucksensor wirkenden Kraft anhand einer Lichtqualität des von dem jeweiligen Drucksensor erfassten Lichts aufweisen, wobei die Erfassungsergebnisse die auf jeden Drucksensor wirkenden Kraft aufweisen. In the diagnostic system, the control unit may include a light source for supplying the pressure sensors with a light via the respective first optical fiber paths, a light detection unit for detecting a light coming from the pressure sensors via the respective second optical fiber paths, and a memory unit for storing data sets in accordance with the detection results for have each of the pressure sensors. Furthermore, the control unit may have a processor unit for determining a force acting on each pressure sensor based on a light quality of the light detected by the respective pressure sensor, the detection results having the force acting on each pressure sensor.
Das Diagnosesystem kann ferner eine Auswertungseinheit, die zur Auswertung von Datensätzen wenigstens einer, vorzugsweise einer Vielzahl von Steuereinheiten ausgebildet ist, aufweisen, wobei die Auswertungseinheit vorzugsweise eine Vielzahl von Schnittstellen aufweist, die ausgebildet sind für einen Datenaustausch mit wenigstens einem von Eingabegeräten, Anzeigevorrichtungen, interaktive Systeme, Speichereinheiten, Aufzeichnungsgeräten, Intemkommunikationseinrichtun- gen und Fernkommunikationsnetzen. The diagnostic system may further comprise an evaluation unit, which is designed to evaluate data sets of at least one, preferably a plurality of control units, wherein the evaluation unit preferably has a plurality of interfaces, which are designed for data exchange with at least one of input devices, display devices, interactive Systems, storage devices, recorders, internal communication devices and telecommunication networks.
Das Diagnosesystem kann insbesondere zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens aufweisen. Die Verfahrensschritte können durch die Verarbeitungseinheit oder die Auswertungseinheit oder verteilt auf diese durchgeführt werden. The diagnostic system may in particular have for carrying out the method described above. The method steps can be carried out by the processing unit or the evaluation unit or distributed thereon.
Weitere Merkmale, Aufgaben, Vorteile und Wirkungen der vorliegenden Erfindungen werden aus der nachstehenden Beschreibung spezieller Ausführungsbeispiele ersichtlich werden. Zur Veranschaulichung der Ausführungsbeispiele wird auf die beigefügte Zeichnung Bezug genommen. Dabei ist: Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Diagnosesystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; Other features, objects, advantages and effects of the present invention will be apparent from the following description of specific embodiments. To illustrate the embodiments reference is made to the accompanying drawings. 1 is a schematic representation of a diagnostic system according to an embodiment of the present invention;
Fign. 2A und 2B jeweils eine schematische Draufsicht eines Sensors gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung im unbelasteten bzw. belasteten Zustand; FIGS. 2A and 2B are each a schematic plan view of a sensor according to an embodiment of the present invention in the unloaded condition;
Fign. 3A und 3B jeweils eine schematische stirnseitige Ansicht des Sensors in Blickrichtung eines Pfeils III in Fig. 2A bzw. 2B im unbelasteten bzw. belasteten Zustand; Fign. 4A und 4B jeweils eine schematische Seitenansicht des Sensors in Blickrichtung eines FIGS. 3A and 3B each show a schematic end view of the sensor in the direction of arrow III in FIGS. 2A and 2B in the unloaded or loaded state; FIGS. 4A and 4B each show a schematic side view of the sensor in the direction of a
Pfeils IV in Fig. 2A bzw. 2B im unbelasteten bzw. belasteten Zustand; Fign. 5A und 5B jeweils eine schematische Längsschnittansicht des Sensors entlang einer in Fig. 2A bzw. 2B durch Pfeile V,V angedeuteten Schnittebene in Blickrichtung der Pfeile V,V im unbelasteten bzw. belasteten Zustand, Fig. 6A bis 6D ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Drucksensors in einer perspektivischen Ansicht, Draufsicht und zweiter Schnittansichten, Arrow IV in Figures 2A and 2B in the unloaded or loaded state. FIGS. 5A and 5B each show a schematic longitudinal sectional view of the sensor along a sectional plane indicated by arrows V, V in FIGS. 2A and 2B viewed in the direction of the arrows V, V in the unloaded or loaded state, FIGS. 6A to 6D show a further embodiment of a pressure sensor in FIG a perspective view, plan view and second sectional views,
Fig. 7 den Drucksensor aus Fig. 6A bis 6D in einer Explosionsdarstellung, Fig. 8 den Drucksensor aus Fig. 6C in der gleichen Schnittansicht, jedoch in zusammengedrücktem Zustand, FIG. 7 shows the pressure sensor from FIGS. 6A to 6D in an exploded view, FIG. 8 shows the pressure sensor from FIG. 6C in the same sectional view, but in the compressed state, FIG.
Fig. 9 eine Messmatratze in der Draufsicht mit mehreren Drucksensoren, und Fig. 10A und 10B jeweils einen Drucksensor der Messmatratze aus Fig. 9, der dem Drucksensor aus Fig. 6A bis 6D entspricht in zwei unterschiedlichen Schnittansichten. 9 shows a measuring mattress in the plan view with a plurality of pressure sensors, and FIGS. 10A and 10B each show a pressure sensor of the measuring mattress from FIG. 9 which corresponds to the pressure sensor from FIGS. 6A to 6D in two different sectional views.
Die vorliegende Erfindung wird nun anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen ausführlich beschrieben werden. Dabei ist zu verstehen, dass die bildlichen Darstellungen rein schematisch und nicht notwendigerweise maßstabsgetreu sind. Ebenso ist darauf hinzuweisen, dass die Zeichnungen und die nachfolgende Beschreibung sich auf die zum Verständnis der Erfindung hilfreichen Merkmale konzentrieren, ohne dass dadurch der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung, der durch die beigefügten Ansprüche im breitesten Sinne definiert ist, eingeschränkt werden soll. The present invention will now be described in detail by way of preferred embodiments with reference to the accompanying drawings. It should be understood that the pictorial representations are purely schematic and not necessarily to scale. It is also to be understood that the drawings and the ensuing description are intended to focus on the features useful in understanding the invention without thereby limiting the scope of the present invention, which is defined by the appended claims in the broadest sense.
Im Rahmen dieser Anmeldung sind Angaben wie senkrecht, parallel, kollinear, koplanar, gleich oder dergleichen nicht ausschließlich im geometrisch bzw. mathematisch exakten Sinne zu verstehen, sondern können einen Bereich im Rahmen technisch sinnvoller Toleranzen umfassen. Das Verständnis des technisch Sinnvollen kann sich dabei nach der zu erzielenden Wirkung richten. Gleiches gilt für Zahlenangaben oder Werteangaben. In the context of this application, indications such as perpendicular, parallel, collinear, coplanar, the same or the like are not to be understood exclusively in the geometrically or mathematically exact sense, but may include an area within the scope of technically reasonable tolerances. The understanding of the technically meaningful can depend on the effect to be achieved. The same applies to figures or values.
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun anhand der beigefügten Figuren ausführlich beschrieben werden. An embodiment of the present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings.
Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines Diagnosesystems 2 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Diagnosesystem 2 umfasst gemäß der Darstellung in Fig. 1 eine Liegestatt bzw. ein Bett 4, eine Steuereinheit 6 und eine Auswertungseinheit 8. Das Bett 4 weist eine Matratze 40 auf, welche mit einer matrixartigen Anordnung von Sensoren 42 versehen ist. Die Sensoren 42 sind als optische Druck- bzw. Drucksensoren ausgebildet, die auf eine Änderung einer auf den Sensor 42 wirkenden Druckkraft mit einer Änderung einer Qualität eines über Lichtleiter zu- und abgeführten Lichts reagieren. Jeder Sensor 42 weist zu diesem Zweck einen ersten, ankommenden Lichtleiter und einen zweiten, abgehenden Lichtleiter auf, die als ein Lichtleiterpaar 44 dargestellt sind. Die Lichtleiterpaare 44 sind im Bereich des Betts 4 zu einem Lichtleiter-Sammelstrang 46 zusammengefasst. Der Lichtleiter-Sammelstrang 46 teilt sich in einen Eingangs-Teilstrang 461 , der die ankommenden Lichtleiter der Sensoren 42 enthält, und einen Ausgangs-Teilstrang 462, der die abgehenden Lichtleiter der Sensoren 42 enthält. Die Teilstränge 461 und 462 führen zu der Steuereinheit 6, die weiter unten im Einzelnen beschrieben wird. 1 is a schematic diagram of a diagnostic system 2 according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the diagnostic system 2 comprises a bed 4, a control unit 6 and an evaluation unit 8. The bed 4 has a mattress 40 which is provided with a matrix-like arrangement of sensors 42. The sensors 42 are designed as optical pressure or pressure sensors which respond to a change in a pressure force acting on the sensor 42 with a change in a quality of a light supplied and discharged via optical fibers. Each sensor 42 points to this Purpose a first, incoming light guide and a second, outgoing light guide, which are shown as a light guide pair 44. The pairs of optical fibers 44 are combined in the region of the bed 4 to form a light conductor collecting strand 46. The fiber optic bus 46 is divided into an input sub-string 461, which contains the incoming optical fibers of the sensors 42, and an output sub-string 462, which contains the outgoing fibers of the sensors 42. The sub strands 461 and 462 lead to the control unit 6, which will be described in detail below.
Die Sensoren 42 sind ausgebildet und angeordnet, um eine Druckbelastung auf der Matratze 40 an ihren jeweiligen Orten in der Matrix zu erfassen. Auf diese Weise kann eine lokale Belastung der Matratze 40, wie sie von den Sensoren 42 erfasst wird, in eine Lage einer auf dem Bett 4 ruhenden Person (insbesondere Patienten) umgerechnet werden. Neben einer Lage kann auch eine lokale Einsinktiefe aus den Ergebnissen der Druck- bzw. Krafterfassung errechnet werden. Eine Auflösung der Erfassung wird dabei im Wesentlichen von der Dichte und Anordnung der Sensoren 42 bestimmt. Ein Aufbau der Sensoren 42 wird weiter unten anhand der Darstellung in den Fign. 2A/2B bis 5A/5B beschrieben werden. The sensors 42 are configured and arranged to sense a pressure load on the mattress 40 at their respective locations in the matrix. In this way, a local load on the mattress 40, as detected by the sensors 42, can be converted into a position of a person resting on the bed 4 (in particular patients). In addition to a position, a local sinking depth can be calculated from the results of the pressure or force detection. A resolution of the detection is essentially determined by the density and arrangement of the sensors 42. A construction of the sensors 42 will be described below with reference to the illustration in FIGS. 2A / 2B to 5A / 5B.
An ausgewählten Stellen der Matratze 40 sind auch Mikrofone 48 angeordnet, welche zusätzlich zu der die Ermittlung einer Lage einer auf dem Bett 4 ruhenden Person ermöglichen, Schallsignale zur Erfassung von Atemgeräuschen, Herztönen und/oder Hilferufen der Person erfassen können. Die Mikrofone 48 können als Lichtleiter-Mikrofone ausgebildet sein. At selected locations of the mattress 40, microphones 48 are also arranged, which, in addition to allowing the determination of a position of a person resting on the bed 4, can detect sound signals for detecting respiratory sounds, heart sounds and / or cries for help from the person. The microphones 48 may be designed as optical fiber microphones.
Die Sensoren 42 sind in diesem Ausführungsbeispiel in Taschenfederkemen (nicht näher dargestellt) der Matratze 40 untergebracht, die Erfindung ist jedoch auf diese Anordnungsweise nicht beschränkt. Beispielsweise können die Sensoren 42 in eigens eingebrachten Hohlräumen (nicht näher dargestellt) der Matratze 40 untergebracht sein oder können die Sensoren 42 in einer eigenen Lage, mit oder ohne ein Stützgerüst, Stütznetz oder Stützgewebe, über oder unter der Matratze 40 oder in einem Hohlraum der Matratze 40 untergebracht sein. Zur Aufnahme der Lichtleiterpaare 44 und des Lichtleiter-Sammelstrangs 46 können innerhalb der Matratze weitere Ausneh- mungen vorgesehen sein. Alternativ kann der Lichtleiter-Sammelstrang 46 auch außerhalb der Matratze 40 zusammengefasst und geführt sein. Die Zusammenfassung der Lichtleiter zu dezidier- ten Lichtleiterpaaren 44, dem Lichtleiter-Sammelstrang 46 und den Teilsträngen 461 , 462 dienen der Übersichtlichkeit bei der Verkabelung. Es versteht sich, dass die Erfindung nicht auf eine solche Zusammenfassung beschränkt ist, sondern die Lichtleiterpaare 44 oder auch deren einzelnen Lichtleiter auch ungeordnet oder anders zusammengefasst zu der Steuereinheit 6 geführt sein können. The sensors 42 are housed in this embodiment in pocket springs (not shown) of the mattress 40, but the invention is not limited to this arrangement way. For example, the sensors 42 may be housed in specially introduced cavities (not shown) of the mattress 40, or the sensors 42 may be in their own position, with or without a scaffold, support net or support fabric, over or under the mattress 40, or in a cavity Mattress 40 be housed. For receiving the optical fiber pairs 44 and the optical fiber collecting strand 46 further recesses may be provided within the mattress. Alternatively, the optical fiber collecting strand 46 can also be combined outside the mattress 40 and guided. The summary of the light guides to dedicated light guide pairs 44, the light guide bus bar 46 and the sub strands 461, 462 are used for clarity in the wiring. It is understood that the invention is not limited to such a summary, but the pairs of optical fibers 44 or their individual light guide also disordered or otherwise summarized can be performed to the control unit 6.
Die Steuereinheit 6 ist dem Bett 4 bzw. der Matrix der Sensoren 42 der Matratze 40 individuell zugeordnet. Genauer gesagt ist, sofern mehrere Betten 4 vorgesehen sind, jedem Bett 4 eine eigene Steuereinheit 6 zugeordnet. The control unit 6 is assigned to the bed 4 or the matrix of the sensors 42 of the mattress 40 individually. More precisely, if several beds 4 are provided, each bed 4 is assigned its own control unit 6.
Gemäß der Darstellung in Fig. 1 weist die Steuereinheit 6 eine Prozessoreinheit 60, eine Stromversorgung 62, eine Vielzahl von externen Schnittstellen 64, eine Lichtquelle 65, eine Lichterfas- sungseinheit 66 und eine Speichereinheit 68 auf, welche in üblicher und an sich bekannter Weise miteinander verschaltet, d.h., signaltechnisch (im Hinblick auf eine Datenleitung) und energietechnisch (im Hinblick auf eine Stromversorgung) in geeigneter Weise miteinander verbunden sind. Die Energieversorgungseinheit 62 ist vorgesehen, um die weiteren Elemente der Steuereinheit 6 mit einer Versorgungsspannung zu versorgen. Die externen Schnittstellen 69 ermöglichen einen Datenaustausch mit externen Einheiten. Die Lichtquelle 65 ist mit dem ankommenden Teilstrang 461 des Lichtleiter-Sammelstrangs 46 verbunden, und die Lichterfassungseinheit 66 ist mit dem abgehenden Teilstrang 462 des Lichtleiter-Sammelstrangs 46 verbunden. Die Lichtquelle 65 ist in üblicher und an sich bekannter Weise ausgebildet, um jedem Lichtleiter des Eingangs-Teilstrangs 461 ein Licht definierter Leuchtstärke einzuleiten. Die Lichtquelle 65 kann aus Laser-, LED- oder sonstigen Leuchtelementen, insbesondere in einer Matrix angeordnet, aufgebaut sein. Die Lichtquelle 65 kann auch eine analoge Leuchtquelle, deren Licht über ein Gitter oder dergleichen gerastert wird, aufweisen. Die Lichtquelle 65 ist insbesondere ausgebildet, jedem Lichtleiter des Ein- gangs-Teilstrangs 461 , also dem ankommenden Lichtleiter jedes Sensors 42, ein Licht definierter, vorzugsweise identischer Qualität zuzuführen. As shown in FIG. 1, the control unit 6 comprises a processor unit 60, a power supply 62, a plurality of external interfaces 64, a light source 65, a light source. sungseinheit 66 and a memory unit 68, which interconnects in a conventional manner known per se, ie, technically (in terms of a data line) and energy technology (in terms of a power supply) are connected to each other in a suitable manner. The power supply unit 62 is provided to supply the further elements of the control unit 6 with a supply voltage. The external interfaces 69 enable data exchange with external units. The light source 65 is connected to the incoming sub-string 461 of the optical fiber bus 46, and the light detection unit 66 is connected to the outgoing sub-string 462 of the optical fiber bus 46. The light source 65 is formed in a conventional manner known per se in order to initiate a light of defined luminous intensity for each optical waveguide of the input sub-string 461. The light source 65 may be composed of laser, LED or other lighting elements, in particular arranged in a matrix. The light source 65 may also include an analog light source whose light is scanned over a grating or the like. The light source 65 is in particular designed to supply a light of defined, preferably identical, quality to each optical waveguide of the input sub-string 461, that is to say to the incoming optical waveguide of each sensor 42.
Die Lichterfassungseinheit 66 ist ausgebildet, um das über jeden abgehenden Lichtleiter der Sensoren 42 zurückgeführte Licht einzeln zu erfassen. Hierzu ist in der Lichterfassungseinheit 66 eine Matrix von Lichterfassungselementen bzw. Lichtsensorelemente, etwa in Form einer CCD-Matrix (nicht näher dargestellt) vorgesehen, wobei jedem Lichtleiter des Ausgangs-Teilstrangs 462 wenigstens ein Lichterfassungselement zugeordnet ist. Die Lichterfassungseinheit 66 kann eine Kameraeinheit aufweisen, wobei eine Digitalisierung der empfangenden Lichter durch die Kameraeinheit oder einen A/D-Wandler erfolgen kann. The light detection unit 66 is configured to detect the light recirculated via each outgoing light guide of the sensors 42 individually. For this purpose, a matrix of light detection elements or light sensor elements, for example in the form of a CCD matrix (not shown in detail) is provided in the light detection unit 66, wherein each light guide of the output sub-string 462 is associated with at least one light detection element. The light detection unit 66 may include a camera unit, wherein digitization of the receiving lights may be performed by the camera unit or an A / D converter.
Die Prozessoreinheit 60 ist ausgebildet, das von der Lichterfassungseinheit 66 erfasste Licht in Datensätze umzuwandeln. Jeder Datensatz kann eine Qualität, insbesondere Lichtintensität, des von jedem Sensor 42 zurückgegebenen Lichts oder eine auf jeden Sensor wirkenden Kraft aufweisen. Die Datensätze können alternativ oder ergänzend auch bereits aus den Messergebnissen errechnete Lagewerte (Belastung ja/nein) und/oder Eindringtiefen aufweisen. Auf diese Weise kann ein Abdruck eines auf der Matratze 40 liegenden Körpers in Form eines Datensatzes erstellt und in der Speichereinheit 68 abgelegt werden. The processor unit 60 is configured to convert the light detected by the light detection unit 66 into data sets. Each data set may have a quality, in particular light intensity, of the light returned by each sensor 42 or a force acting on each sensor. As an alternative or in addition, the data sets can also have position values (load yes / no) and / or penetration depths already calculated from the measurement results. In this way, an impression of a lying on the mattress body 40 in the form of a data set is created and stored in the memory unit 68.
Die Steuereinheit 6 weist eine Stromversorgung und elektrisch aktive Bauelemente auf. Die Steu- ereinheit 6 ist aber in sicherem Abstand von dem Bett 4 platzierbar und die in der Matratze 40 verbauten Teile (Sensoren 42, Lichtleiterpaare 44, Mikrofone 48) sind stromlos, sodass eine von elektrischen Strömen ausgehende Gefahr für eine auf dem Bett 4 ruhende Person vermieden werden kann. Die Auswertungseinheit 8 weist gemäß der Darstellung in Fig. 1 ein Gehäuse 80, eine Prozessoreinheit 81 , Eingabeschnittstellen für Datensätze 82, Schnittstellen für externen Zugriff 83, Monitorschnittstellen 84, Schnittstellen für ein bidirektionales Interaktives System 85 und Schnittstellen für externen Datenaustausch 86 auf. Die Prozessoreinheit 81 weist Visualisierungseinheiten 812, Datenverwaltungseinheiten 814, Datenspeichereinheiten 816 und Datentransfereinheiten 818 auf. Die Eingabeschnittstelle für Datensätze 82 ist zur Aufnahme von Datensätzen einer Vielzahl von Steuereinheiten wie der Steuereinheit 6 ausgebildet. Mit Hilfe der Auswertungseinheit 8 können die Datensätze aus der Steuereinheit 6 beispielsweise in ein Körper- bzw. Matratzenmodell umgerechnet, visualisiert und auf einem Monitor dargestellt werden. The control unit 6 has a power supply and electrically active components. However, the control unit 6 can be placed at a safe distance from the bed 4, and the parts installed in the mattress 40 (sensors 42, pairs of light conductors 44, microphones 48) are de-energized, so that there is a risk of electrical currents from resting on the bed 4 Person can be avoided. The evaluation unit 8 has, as shown in FIG. 1, a housing 80, a processor unit 81, input interfaces for data records 82, interfaces for external access 83, monitor interfaces 84, interfaces for a bidirectional interactive system 85 and interfaces for external data exchange 86. The processor unit 81 has visualization units 812, Data management units 814, data storage units 816 and data transfer units 818. The input interface for data records 82 is designed to receive data records of a plurality of control units, such as the control unit 6. With the help of the evaluation unit 8, the data sets from the control unit 6, for example, converted into a body or mattress model, visualized and displayed on a monitor.
So ist mit dem Diagnosesystem 2 eine Überwachung beispielsweise einer Vielzahl von Personen in einer Klinik oder einem Pflegeheim möglich. Da die Sensoren 40 und auch die Mikrofone 48 stromlos arbeiten und alle elektrisch versorgten Elemente frühestens in der Steuereinheit 6, die in sicherem Abstand von dem Bett 4 angeordnet ist, zusammengefasst sind, kann das Diagnosesystem 2 mit geringerem Aufwand zulassungsfähig gemacht werden als ein System mit elektrisch versorgten Sensoren in der Matratze. Thus, with the diagnostic system 2, for example, monitoring a large number of people in a clinic or nursing home possible. Since the sensors 40 and also the microphones 48 are de-energized and all electrically supplied elements are summarized at the earliest in the control unit 6, which is arranged at a safe distance from the bed 4, the diagnostic system 2 can be made approvable with less effort than a system with electrically powered sensors in the mattress.
Das oben beschriebene Diagnosesystem 2 kann auch als Lichtleiter-Messsystem bezeichnet werden. Das Diagnosesystem 2 kann zur Messung der Eindringtiefe von Objekten in elastischen Körpern, zur dreidimensionalen Darstellung des Objektes ausgebildet sein bzw. verwendet werden. Insbesondere kann das an der Matratze 40 eingesetzte Diagnosesystem 2 zur Darstellung der Bewegungs- und Lebensfunktionen einer Person und/oder Objektes ausgebildet sein bzw. verwendet werden. The diagnostic system 2 described above may also be referred to as an optical fiber measuring system. The diagnostic system 2 can be designed or used for measuring the penetration depth of objects in elastic bodies, for the three-dimensional representation of the object. In particular, the diagnostic system 2 used on the mattress 40 can be designed or used to represent the movement and vital functions of a person and / or object.
Das Diagnosesystem 2 bildet eine Anordnung von Messpunkten zur Messung der Eindringtiefe einer Person und/oder Objektes in eine verformbare Fläche oder in ein verformbares Objekt. Die Messpunkte sind so angeordnet, dass eine Berechnung und Darstellung der Eindringtiefe innerhalb der Anordnung, auf der sich das zu messende Objekt befindet, erfolgen kann. The diagnostic system 2 forms an arrangement of measuring points for measuring the penetration depth of a person and / or object into a deformable surface or into a deformable object. The measuring points are arranged so that a calculation and representation of the penetration depth within the arrangement on which the object to be measured is located, can take place.
Die Messung der Eindringtiefe erfolgt mit Hilfe von Lichtleitern. Die Auslenkung und/oder der Abstand von Lichtleitern wird mit Hilfe einer mechanischen Auslenkung, die mit der Eindringtiefe ver- knüpft ist, realisiert. The penetration depth is measured with the help of optical fibers. The deflection and / or the distance of optical fibers is realized by means of a mechanical deflection, which is linked to the penetration depth.
Die Messung der Änderung des Lichtes erfolgt mit einem auf photoelektrischem Prinzip aufbauenden Sensorsystem oder mit einer Kamera. Eine Digitalisierung erfolgt durch die Kamera oder einen A/D-Wandler. The measurement of the change in the light takes place with a sensor system based on a photoelectric principle or with a camera. Digitization is done by the camera or an A / D converter.
Eine mehrdimensionale Abbildung der zu messenden Fläche und/oder des deformierten elastischen Objektes mit Hilfe der gemessenen Daten ist möglich. Ebenso ist eine freie Abbildung und/oder die Darstellung eines Schnittbilds der Deformierung des deformierten Objektes mit Hilfe der gemessenen Daten in verschiedene Richtungen möglich. A multi-dimensional mapping of the surface to be measured and / or of the deformed elastic object with the aid of the measured data is possible. Likewise, a free image and / or the representation of a sectional image of the deformation of the deformed object by means of the measured data in different directions is possible.
Die Messungen sind zu jedem Zeitpunkt und/oder kontinuierlich durchführbar. Ein Ablauf der Änderungen und/oder Messungen kann in Echtzeit und/oder als zeitlich variable Darstellung in einem Film, einem Videoclip, einer Animation oder einem ähnlichem Medium auf einem oder mehreren Bildschirmen dargestellt werden. The measurements can be carried out at any time and / or continuously. A sequence of changes and / or measurements may be displayed in real time and / or as a time-varying representation in a movie, video clip, animation or similar medium on one or more screens.
Der zeitliche Ablauf der Änderungen und/oder Messungen kann in Echtzeit und/oder als zeitlich variable Darstellung auf einem Mobiltelefon, insbesondere Smartphone, Tablet, Laptop, PC und/oder jeglichem anderen technischen Gerät, das eine geeignete Anzeigevorrichtung aufweist, dargestellt werden. The time sequence of the changes and / or measurements can be displayed in real time and / or as time-variable representation on a mobile phone, in particular a smartphone, tablet, laptop, PC and / or any other technical device having a suitable display device.
Aus der dreidimensionalen Abbildung der gemessenen Fläche und/oder des Objektes kann auch ein dreidimensionales animiertes Objekt berechnet und dargestellt werden. Das dreidimensionale animierte Objekt wird aus den gemessenen Daten berechnet und/oder entsteht aus einer Datenbank mit errechneten Daten und/oder Eingabedaten der Abmessungen des Objektes und/oder aus Bildaufnahmen des Objektes und/oder einem 3D-Scan des Objektes. Die gleichzeitige Verwendung aller Eingabe und Berechnungsdaten werden zur Darstellung verwendet. From the three-dimensional image of the measured surface and / or the object and a three-dimensional animated object can be calculated and displayed. The three-dimensional animated object is calculated from the measured data and / or arises from a database with calculated data and / or input data of the dimensions of the object and / or from image recordings of the object and / or a 3D scan of the object. The simultaneous use of all input and calculation data is used for presentation.
Analysemöglichkeiten aus dem zeitlichen Ablauf der Darstellung des 3D animierten Objektes umfassen beispielsweise Stoppfunktion, Zeitrafferfunktion, Drehung um verschiedene Achsen, Ein- blendung von Objektdetails aus anderen in 3D generierten Daten, Einblendung von Detailbildern und Sequenzen aus medizinisch technischen Aufnahmeverfahren und/oder anderen Aufnahmeverfahren. Analysis options from the time sequence of the presentation of the 3D animated object include, for example, stop function, time-lapse function, rotation about different axes, display of object details from other data generated in 3D, display of detail images and sequences from medical-technical admission procedures and / or other admission procedures.
Das Diagnosesystem kann auch aktive Elemente aufweisen, die als Ausgleich zu einer mit Hilfe der Messdaten ermittelten Bewegung des Objektes aktiv angesteuert werden können. Damit ist eine Steuerung und aktive Änderung der Eindringtiefe des Objektes mit Hilfe der Messdaten möglich. The diagnostic system can also have active elements that can be actively controlled in compensation for a movement of the object determined using the measurement data. This makes it possible to control and actively change the penetration depth of the object with the aid of the measured data.
Mit geeigneten Mikrofonen, insbesondere Lichtleiter-Mikrofonen, oder zusätzlichen Geräten, die über eine Schnittstelle die Daten ebenso in Echtzeit liefern, ist auch eine gleichzeitige Aufnahme und Echtzeit-Verknüpfung zu den gemessenen Druckdaten von Lebensfunktionen wie Puls, Atemfunktion, Herzrhythmus, Temperatur möglich. With suitable microphones, in particular optical fiber microphones, or additional devices, which also provide the data in real time via an interface, a simultaneous recording and real-time link to the measured pressure data of life functions such as pulse, respiratory function, heart rhythm, temperature is possible.
Somit eignet sich das Diagnosesystem 2 insbesondere für medizinische Anwendung in der Kran- ken- und Altenpflege, für allgemeine Diagnoseanwendungen, zur Überwachung auf der Intensivstation, Überwachung eines Patienten auf einem OP-Tisch und dergleichen. Thus, the diagnostic system 2 is particularly suitable for medical use in hospital and geriatric care, for general diagnostic applications, for monitoring in the intensive care unit, monitoring a patient on an operating table and the like.
Eine Fernüberwachung kann über Intranet/Internet, Telefon oder Funkalarm eingebunden sein. Nachstehend wird der Aufbau eines Drucksensor 42 aus Fig. 1 als eigenständiges Ausführungsbeispiel beschrieben. Dabei sind Fign. 2A und 2B jeweils eine schematische Draufsicht eines Sensors 42 gemäß diesem Ausführungsbeispiel im unbelasteten bzw. belasteten Zustand. Entsprechend sind Fign. 3A und 3B jeweils eine schematische stirnseitige Ansicht des Sensors 42 in Blick- richtung eines Pfeils III in Fig. 2A bzw. 2B, sind Fign. 4A und 4B jeweils eine schematische Seitenansicht des Sensors 42 in Blickrichtung eines Pfeils IV in Fig. 2A bzw. 2B, und sind Fign. 5A und 5B jeweils eine schematische Längsschnittansicht des Sensors entlang einer in Fig. 2A bzw. 2B durch Pfeile V,V angedeuteten Schnittebene in Blickrichtung der Pfeile V,V, jeweils im unbelaste- ten bzw. belasteten Zustand. Remote monitoring can be integrated via intranet / internet, telephone or radio alarm. Hereinafter, the structure of a pressure sensor 42 of Fig. 1 will be described as an independent embodiment. Fign. 2A and 2B are each a schematic plan view of a sensor 42 according to this embodiment in the unloaded or loaded state. Accordingly, Figs. 3A and 3B each show a schematic end view of the sensor 42 in perspective view. direction of an arrow III in Figs. 2A and 2B, Figs. 4A and 4B each show a schematic side view of the sensor 42 in the direction of an arrow IV in FIGS. 2A and 2B, respectively, and are FIGS. 5A and 5B each show a schematic longitudinal sectional view of the sensor along a sectional plane indicated in FIG. 2A or 2B by arrows V, V in the direction of the arrows V, V, in each case in the unloaded or loaded state.
Gemäß der Darstellung in Fign. 2A, 2B, 3A, 3B, 4A, 4B, 5A und 5B weist der Sensor 42 zwei Federelemente 422, einen Träger 424, zwei Lichtleiterhalter 426-1 , 426-2 und zwei Lichtleiter 44-1 , 44-2 auf, wobei einer der Lichtleiter als erster oder ankommender Lichtleiter 44-1 und der andere als zweiter oder abgehender Lichtleiter 44-2 bezeichnet wird. Der erste Lichtleiter 44-1 ist ein erster Lichtleiterweg im Sinne der Erfindung, und der zweite Lichtleiter 44-2 ist ein zweiter Lichtleiterweg im Sinne der Erfindung. Die Lichtleiter 44-1 , 44-2 entsprechen einem Lichtleiterpaar 44 in Fig. 1 . Jeder der Lichtleiter 44-1 , 44-2 wird in einem der Lichtleiterhalter 426-1 , 426-2 gehalten. Dementsprechend wird der den ersten Lichtleiter 44-1 haltende Lichtleiterhalter als erster Lichtleiterhal- ter 426-1 und der den zweiten Lichtleiter 44-2 haltende Lichtleiterhalter als zweiter Lichtleiterhalter 426-2 bezeichnet. Die Lichtleiterhalter 426-1 , 426-2 sind in dem Träger 424 gelagert, sodass sie zueinander und zu dem Träger 424 relativ beweglich sind. Die Federelemente 422 greifen oben und unten an den Lichtleiterhaltern 426-1 , 426-2 an und drücken diese zusammen. Wie in Fign. 3B, 4B genauer bezeichnet, weisen die Lichtleiterhalter 426-1 , 426-2 jeweils einen in etwa quaderförmigen Grundkörper 4261 mit sechs Flächen auf, wobei die zwei mit den Federelemente 422 verbundenen Flächen als Hauptflächen bzw. als obere und untere Flächen bezeichnet werden, die zwei Flächen, deren Flächennormale mit Achsen der Lichtleiter 44-1 bzw. 44-2 zusammenfallen, als Stirnflächen bezeichnet werden und die verbleibenden zwei Flächen als Seiten- flächen bezeichnet werden. Die Hauptflächen und Stirnflächen und Seitenflächen sind im Wesentlichen eben ausgebildet. Die zueinander weisenden Stirnflächen der zwei Lichtleiterhalter 426-1 , 426-2 werden nachstehend auch als innere Stirnflächen, die voneinander weg weisenden Stirnflächen der zwei Lichtleiterhalter 426-1 , 426-2 als äußere Stirnflächen bezeichnet. Ferner weisen die Lichtleiterhalter 426-1 , 426-2 jeweils einen zylindrischen Zapfen 4263 auf, der von einer jeweiligen inneren Stirnseite des Grundkörpers 4261 abragt, wobei ein Durchmesser des Zapfens 4263 kleiner ist als jede Länge der Stirnseite (Breite, Höhe des Grundkörpers). As shown in Figs. 2A, 2B, 3A, 3B, 4A, 4B, 5A and 5B, the sensor 42 comprises two spring elements 422, a carrier 424, two optical fiber holders 426-1, 426-2, and two optical fibers 44-1, 44-2, one of them the light guide is referred to as the first or incoming light guide 44-1 and the other as the second or outgoing light guide 44-2. The first light guide 44-1 is a first light guide path in the sense of the invention, and the second light guide 44-2 is a second light guide path in the sense of the invention. The light guides 44-1, 44-2 correspond to a light guide pair 44 in FIG. 1. Each of the light guides 44-1, 44-2 is held in one of the optical fiber holders 426-1, 426-2. Accordingly, the light guide holder holding the first light guide 44-1 as the first light guide holder 426-1 and the light guide holder holding the second light guide 44-2 are referred to as the second light guide holder 426-2. The optical fiber holders 426-1, 426-2 are mounted in the carrier 424 so that they are relatively movable relative to each other and to the carrier 424. The spring elements 422 engage the top and bottom of the light guide holders 426-1, 426-2 and squeeze them together. As shown in Figs. 3B, 4B more precisely, the optical fiber holders 426-1, 426-2 each have an approximately parallelepiped base body 4261 with six surfaces, the two surfaces connected to the spring elements 422 being referred to as main surfaces and as upper and lower surfaces, respectively two surfaces whose surface normal coincide with axes of the light guides 44-1 and 44-2, are referred to as end surfaces and the remaining two surfaces are referred to as side surfaces. The main surfaces and end surfaces and side surfaces are substantially planar. The mutually facing end faces of the two optical fiber holders 426-1, 426-2 are referred to below as the inner end faces, the facing away from each other end faces of the two optical fiber holder 426-1, 426-2 as outer faces. Furthermore, the optical fiber holders 426-1, 426-2 each have a cylindrical pin 4263 which protrudes from a respective inner end face of the main body 4261, wherein a diameter of the pin 4263 is smaller than each length of the end face (width, height of the main body).
Der Träger 424 weist einen in etwa rotationssymmetrischen, tellerförmigen Grundkörper 4242 und zwei von dessen entgegengesetzten Flächen koaxial abragende Naben 4244 auf. Die Naben 4244 gehen von einer mit dem Grundkörper 4242 verbundenen Basis in einen zylindrischen Endabschnitt über, wobei ein Durchmesser des Endabschnitts in etwa einer kleinsten Länge der inneren Stirnseite (also der Höhe) des Grundkörpers 4261 der Lichtleiterhalter 426-1 , 426-2 entspricht. The carrier 424 has an approximately rotationally symmetrical, plate-shaped base body 4242 and two of its opposite surfaces coaxially projecting hubs 4244 on. The hubs 4244 transition from a base connected to the base body 4242 into a cylindrical end portion, wherein a diameter of the end portion approximately corresponds to a smallest length of the inner end face (ie the height) of the main body 4261 of the optical fiber holder 426-1, 426-2.
Wie in Fig. 5B genauer bezeichnet, weist der Träger 424 auch eine durchgehende Axialbohrung 4246 auf, in welcher die Zapfen 4263 der Lichtleiterhalter 426-1 , 426-2 mit Spiel aufgenommen sind. Ferner weisen die Lichtleiterhalter 426-1 , 426-2 jeweils einen durchgehenden Axialkanal 4265 auf, in welchem der ankommende Lichtleiter 44-1 bzw. der abgehende Lichtleiter 44-2 mittels einer Verklebung 428 befestigt ist. Es ist anzumerken, dass der Axialkanal 4265 über den Großteil seiner Länge deutlich weiter ist als ein Außendurchmesser der Lichtleiter 44-1 , 44-2, um die Verklebung 428 aufnehmen zu können. Nur im Bereich der Stirnfläche des Zapfens 4263 verjüngt sich der Axialkanal 4265 auf den Durchmesser des Lichtleiters 44-1 , 44-2, sodass die Stirnfläche des Lichtleiters 44-1 , 44-2 frei von Klebstoff ist. Durch die oben beschriebene Anordnung ist sicherge- stellt, dass eine Stirnfläche des ankommenden Lichtleiters 44-1 , die auch als Lichtaustrittsfläche des ankommenden Lichtleiters 44-1 bezeichnet wird, und eine Stirnfläche des abgehenden Lichtleiters 44-2, die auch als Lichteintrittsfläche des abgehenden Lichtleiters 44-2 bezeichnet wird, jeweils mit der Stirnfläche des Zapfens 4263 des ersten bzw. zweiten Lichtleiterhalters 426-1 , 426-2 koplanar ist. As more clearly indicated in Fig. 5B, the carrier 424 also has a continuous axial bore 4246 in which the pins 4263 of the optical fiber holders 426-1, 426-2 are received with play. Furthermore, the light guide holders 426-1, 426-2 each have a continuous axial channel 4265, in which the incoming light guide 44-1 and the outgoing light guide 44-2 is attached by means of a bond 428. It should be noted that the axial channel 4265 over the majority Its length is significantly wider than an outer diameter of the light guide 44-1, 44-2 to accommodate the bond 428 can. Only in the region of the end face of the pin 4263, the axial channel 4265 tapers to the diameter of the light guide 44-1, 44-2, so that the end face of the light guide 44-1, 44-2 is free of adhesive. The arrangement described above ensures that an end face of the incoming light guide 44-1, which is also referred to as the light exit surface of the incoming light guide 44-1, and an end face of the outgoing light guide 44-2, which also serves as the light entrance face of the outgoing light guide 44-2, respectively coplanar with the end face of the pin 4263 of the first and second optical fiber holders 426-1, 426-2, respectively.
Es wird nun die Funktionsweise des Sensors 42 genauer beschrieben. Hierzu zeigen die Fign. 2A, 3A, 4A, 5A den Sensor 42 in unbelastetem Zustand, während die Fign. 2B, 3B, 4B, 5B den Sensor 42 in jeweils gleicher Ansicht im belasteten Zustand zeigen. Wie in Fig. 3B gezeigt, ist der belastete Zustand dadurch definiert, dass auf die Federelemente 422 eine Druckkraft (zusammendrückende Kraft) F von oben und unten wirkt. Wie in Fig. 5A gezeigt, liegen im unbelasteten Zustand die Stirnflächen der Zapfen 4263 unter der Federvorspannung der Federelemente 422 dicht an (Spaltabstand s=0). Dadurch liegen auch die Stirnflächen der Lichtleiter 44-1 , 44-2 dicht an, sodass ein durch den ankommenden Lichtleiter 44-1 zugeführ- tes Licht praktisch verlustfrei in den abgehenden Lichtleiter 44-2 eingeleitet wird. Werden die Federelemente 422, deren Endabschnitte mit den Grundkörpern 4261 der Lichtleiterhalter 426-1 , 426-2 fest verbunden sind, jedoch belastet, werden, wie in Fig. 5B deutlich sichtbar, die Lichtleiterhalter 426-1 , 426-2 durch die Federelemente 422 voneinander weg gedrückt, und die Stirnflächen 10, 20 der Zapfen 4263 der Lichtleiterhalter 426-1 , 426-2 entfernen sich voneinander. Es entsteht ein Spalt mit einem Spaltabstand s. Das durch den ankommenden Lichtleiter 44-1 zugeführte Licht tritt über die Lichtaustrittsfläche des ankommenden Lichtleiters 44-1 in den Spalt ein und muss den Spaltabstand s überwinden, um dann in die Lichteintrittsfläche des abgehenden Lichtleiters 44-2 zu fallen, und erleidet während Überwindens des Spaltabstands s einen Verlust an Lichtleistung. Ersichtlich liefert der Sensor 42 gemäß der vorliegenden Erfindung im unbelasteten Zustand, in welchem die Stirnflächen der Lichtleiter 44-1 , 44-2 dicht aneinander liegen, eine konstante, maximale Lichtleistung ohne jede Schwankung. Der Sensor 42 ist daher in seiner Signalantwort durch die Steuereinheit 6 (Fig. 1 ) besonders gut kalibrierbar. Der Verlust an Lichtleistung je Wegeinheit ist zu Beginn der Auslenkung, d.h., wenn der Spalt entsteht, und bei sehr kleinen Auslenkungen besonders groß im Vergleich zu einem Verlust an Lichtleistung je Wegeinheit, wenn sich der einmal entstandene Spalt weiter vergrößert. Daher liefert der Sensor 42 gemäß der vorliegenden Erfindung bei beginnender Belastung eine besonders deutliche Änderung der Lichtqualität, nämlich eine deutliche Verdunkelung. Der Sensor 42 ist somit in diesem Bereich besonders empfindlich und eindeutig. Es ist daher mit dem Sensor 42 besonders gut feststellbar, ob ein Matrixpunkt in einer Sensoranordnung (beispielsweise in der Matratze 40 von Fig. 1 ) belastet ist oder nicht. Eine weitere Belastung äußert sich in einer milderen Änderung der Lichtqualität bzw. Lichtleistung. Damit ist dann auch eine Berechnung der konkreten Einsinktiefe möglich. Wegen der eindeutigen Bestimmbarkeit eines Vorhandenseins einer Belastung können sich weitere Berechnungsschritte auf diejenigen Messpunkte beschränken, für die eine Belastung qualitativ festgestellt wurde. Die senkt auch die Verarbeitungslast der Steuereinheit 6 und im weiteren Verlauf auch der Auswertungseinheit 8. Da die Grundkörper 4261 der Lichtleiterhalter 426-1 , 426-2 quaderförmig sind, sind die Federelemente 422 gut darauf befestigbar. Die Befestigung der Federelemente 422 kann durch Einschrauben von beiden Seiten, durchgehende Verschraubung, Vernieten, Verkleben oder andere, etwa formschlüssige, Maßnahmen erfolgen. Da die Zapfen 4263 der Lichtleiterhalter 426-1 , 426-2 zylindrisch sind, sind sie in der Axialbohrung 4246 des Trägers 424 nicht nur translatorisch, sondern auch rotatorisch beweglich. Daher können auch bei Verwindung der Federelemente 422 keine Torsionsspannungen in den Lichtleiterhaltern 426-1 , 426-2 und dem Träger 424 entstehen. Der Sensor 42 wird in einer Matratze 40 von Fig. 1 so eingebaut, dass die gewölbten Flächen der Federelemente 422 nach oben bzw. unten weisen. The operation of the sensor 42 will now be described in more detail. For this purpose, Figs. 2A, 3A, 4A, 5A, the sensor 42 in the unloaded state, while the Fign. 2B, 3B, 4B, 5B show the sensor 42 in the same view in the loaded state. As shown in Fig. 3B, the loaded state is defined by acting on the spring members 422 a compressive force (compressive force) F from above and below. As shown in Fig. 5A, are in the unloaded state, the end faces of the pins 4263 under the spring bias of the spring elements 422 close to (gap distance s = 0). As a result, the end faces of the light guides 44 - 1, 44 - 2 are in close contact, so that a light supplied by the incoming light guide 44 - 1 is introduced into the outgoing light guide 44 - 2 virtually without any loss. However, when the spring members 422 whose end portions are fixedly connected to the main bodies 4261 of the optical fiber holders 426-1, 426-2 are loaded, the optical fiber holders 426-1, 426-2 become, as clearly shown in FIG. 5B, by the spring members 422 pressed away from each other, and the end faces 10, 20 of the pins 4263 of the optical fiber holder 426-1, 426-2 are removed from each other. This creates a gap with a gap distance s. The light supplied by the incoming light guide 44-1 enters the gap via the light exit surface of the incoming light guide 44-1 and has to overcome the gap distance s to then fall into the light entrance surface of the outgoing light guide 44-2 and suffers while overcoming the light path Gap distance s a loss of light output. Obviously, the sensor 42 according to the present invention provides a constant, maximum light output without any fluctuation in the unloaded state in which the end faces of the light guides 44-1, 44-2 are close to each other. The sensor 42 can therefore be calibrated particularly well in its signal response by the control unit 6 (FIG. 1). The loss of light power per unit of travel is at the beginning of the deflection, ie, when the gap is formed, and particularly large at very small deflections compared to a loss of light output per unit of travel, as the gap once formed increases further. Therefore, the sensor 42 according to the present invention provides a particularly significant change in the quality of light when the load starts, namely a significant darkening. The sensor 42 is thus particularly sensitive and unique in this area. It is therefore particularly easy to determine with the sensor 42 whether a matrix point in a sensor arrangement (for example in the mattress 40 of FIG. 1) is loaded or not. Another burden is reflected in a milder change in the quality of light or light output. Thus, a calculation of the concrete sinking depth is possible. Because of the clear determinability of a presence of a load, further calculation steps may be required to those measuring points for which a load has been qualitatively determined. This also reduces the processing load of the control unit 6 and in the further course of the evaluation unit 8. Since the main body 4261 of the optical fiber holder 426-1, 426-2 are cuboid, the spring elements 422 are well fastened thereto. The attachment of the spring elements 422 can be done by screwing in from both sides, continuous screwing, riveting, gluing or other, such as form-fitting, measures. Since the pins 4263 of the optical fiber holder 426-1, 426-2 are cylindrical, they are in the axial bore 4246 of the carrier 424 not only translational, but also rotationally movable. Therefore, even with torsion of the spring elements 422 torsional stresses in the light guide holders 426-1, 426-2 and the carrier 424 arise. The sensor 42 is installed in a mattress 40 of FIG. 1 so that the curved surfaces of the spring elements 422 face upwards or downwards.
Die vorliegende Erfindung wurde vorstehend anhand eines Ausführungsbeispiels ausführlich beschrieben. Es versteht sich, dass die vorstehende Beschreibung nur beispielhafte Ausführungs- möglichkeiten der vorliegenden Erfindung umfassen kann und die Erfindung nicht auf die beschriebenen spezifischen Ausführungsbeispiele, ihre Weiterbildungen, Varianten und Abwandlungen beschränkt ist, sondern allein durch die beigefügten Patentansprüche in ihrem jeweils breitesten Verständnis definiert ist. Abwandlungen, Ergänzungen, Ersetzungen und Äquivalente, die der Fachmann anhand seines Fachwissens an den beschriebenen Ausführungsbeispielen vornimmt, sind als Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zu verstehen, soweit sie in den Schutzbereich der beigefügten Patentansprüche fallen. The present invention has been described in detail above with reference to an embodiment. It should be understood that the foregoing description may include only exemplary embodiments of the present invention, and the invention is not limited to the specific embodiments described, their modifications, variants and modifications, but is defined solely by the appended claims in their broadest sense , Variations, additions, substitutions, and equivalents which those skilled in the art will make from the skilled artisan in the described embodiments are to be understood as embodiments of the present invention insofar as they come within the scope of the appended claims.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Federelemente 422 als Blattfedern ausgeführt; die Erfindung ist aber nicht auf diese Ausführung der Federelemente 422 beschränkt. In the illustrated embodiment, the spring elements 422 are designed as leaf springs; However, the invention is not limited to this embodiment of the spring elements 422.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Drucksensors 42 wird nachfolgend anhand der Figuren 6A bis 10B erläutert. Dieser Drucksensor 42 weist ein erstes Druckkörperelement 100, ein erstes Halteelement 101 , ein zweites Druckkörperelement 102 und ein zweites Halteelement 103 auf. Another embodiment of a pressure sensor 42 will be explained below with reference to FIGS. 6A to 10B. This pressure sensor 42 has a first pressure element 100, a first holding element 101, a second pressure element 102 and a second holding element 103.
Das erste Druckkörperelement 100 ist aus einer in der Draufsicht kreisförmigen Druckplatte 104 und zwei stangenförmigen Abstandselementen 105 ausgebildet. Die stangenförmigen Abstandselemente 105 stehen senkrecht auf der ersten Druckplatte 104 und sind benachbart zum Randbereich der ersten Druckplatte 104 diametral gegenüberliegend auf einer Durchmesserlinie durch die in der Draufsicht kreisförmigen ersten Druckplatte 104 angeordnet. Im Zentrum der ersten Druckplatte 104 befindet sich ein rohrförmiger Führungsabschnitt 106, der im Vergleich zu den Abstandselementen 105 kürzer ist. Der rohrförmige Führungsabschnitt 106 ist an seinem freien, von der ersten Druckplatte 104 weg weisenden Ende offen ausgebildet. Das erste Haltelement 101 weist einen Haltesteg 107 auf, der sich zwischen den beiden freien Enden der Abstandselemente 105 erstreckt und mit diesem fest verbunden ist. Mittig ist am Haltesteg 107 ein Haltezapfen 108 vorgesehen (Fig. 7), der sich vom Haltesteg 107 in Richtung zur ersten Druckplatte 104 erstreckt und parallel zu den Abstandselementen 105 verläuft. Der Haltezapfen 108 besitzt eine dünne zentrale Durchgangsbohrung bzw. Axialbohrung zur Aufnahme eines ersten Lichtleiters 44-1. Der Haltezapfen bildet mit seinem freien, zur ersten Druckplatte 104 weisenden Ende die erste Oberfläche 10, an welcher das Ende des ersten Lichtleiters 44-1 fluchtend angeordnet ist. The first pressure-body element 100 is formed from a pressure plate 104, which is circular in plan view, and two rod-shaped spacer elements 105. The rod-shaped spacer elements 105 are perpendicular to the first pressure plate 104 and are adjacent to the edge region of the first pressure plate 104 diametrically opposite on a diameter line through the circular in plan view, the first pressure plate 104. In the center of the first pressure plate 104 is a tubular guide portion 106 which is shorter compared to the spacers 105. The tubular guide portion 106 is open at its free, facing away from the first pressure plate 104 end. The first holding element 101 has a holding web 107 which extends between the two free ends of the spacers 105 and is fixedly connected thereto. A retaining pin 108 is centrally provided on the retaining bar 107 (FIG. 7), which extends from the retaining bar 107 in the direction of the first pressure plate 104 and runs parallel to the spacer elements 105. The retaining pin 108 has a thin central through hole or axial bore for receiving a first light guide 44-1. The retaining pin forms, with its free end facing the first pressure plate 104, the first surface 10 on which the end of the first light guide 44-1 is arranged in alignment.
Das erste Druckkörperelement 100 und das erste Halteelement 101 bilden eine steife bauliche Einheit. The first pressure-body element 100 and the first holding element 101 form a rigid structural unit.
Das zweite Druckkörperelement 102 ist ähnlich wie das erste Druckkörperelement 100 aus einer zweiten Druckplatte 109 und zwei Abstandselementen 1 10 ausgebildet. Das zweite Druckkörperelement 109 unterscheidet sich vom ersten Druckkörperelement 100 lediglich dadurch, dass es keinen Führungsabschnitt aufweist. Die Abstandselemente 1 10 des zweiten Druckkörperelementes 102 können kürzer als die Abstandselemente 105 des ersten Druckkörperelementes 100 ausgebildet sein. The second pressure element 102 is similar to the first pressure element 100 from a second pressure plate 109 and two spacers 1 10 formed. The second pressure body element 109 differs from the first pressure body element 100 only in that it has no guide section. The spacer elements 110 of the second pressure element 102 may be formed shorter than the distance elements 105 of the first pressure element 100.
Das zweite Halteelement 103 weist wiederum einen Haltesteg 1 1 1 auf, der sich zwischen den freien Enden der Abstandselemente 1 10 erstreckt. Eine Führungsbuchse 1 12 ist mittig am Haltesteg 1 1 1 ausgebildet und erstreckt sich vom Haltesteg 1 1 1 weg bezüglich der zweiten Druckplatte 109. Die Führungsbuchse 1 12 ist parallel zu den Abstandselementen 1 10 angeordnet. Die Führungsbuchse 1 12 ist zylinderförmig ausgebildet und besitzt einen Außenumfang, der mit geringem Spiel in den Führungsabschnitt 106 des ersten Druckkörperelementes passt. Weiterhin ist die Füh- rungsbuchse 1 12 rohrförmig mit einer inneren, lichten Weite ausgebildet, die dem Durchmesser des Haltezapfens 108 des ersten Halteelementes 101 entspricht, so dass der Haltezapfen mit geringem Spiel im Inneren der Führungsbuchse 1 12 aufgenommen werden kann. Am vom Haltesteg 1 1 1 entfernten freien Ende der Führungsbuchse 1 12 ist eine Stirnwandung 1 13 ausgebildet, welche eine mittige Durchgangsöffnung zur Aufnahme eines Endes des zweiten Lichtleiters 44-2 auf- weist. Die Innenfläche der Stirnwandung 1 13 bildet die zweite Oberfläche 20. Das Ende des zweiten Lichtleiters 44-2 ist bündig zur zweiten Oberfläche 20 angeordnet. The second holding element 103 in turn has a holding web 1 1 1, which extends between the free ends of the spacer elements 1 10. A guide bush 1 12 is formed centrally on the holding web 1 1 1 and extends away from the holding web 1 1 1 with respect to the second pressure plate 109. The guide bush 1 12 is arranged parallel to the spacer elements 1 10. The guide bush 1 12 is cylindrical and has an outer circumference, which fits with little play in the guide portion 106 of the first pressure element body. Furthermore, the guide bushing 1 12 is tubular with an inner, clear width corresponding to the diameter of the retaining pin 108 of the first retaining element 101, so that the retaining pin with little play in the interior of the guide bush 1 12 can be accommodated. At the free end of the guide bush 1 12 remote from the holding web 11, an end wall 13 is formed, which has a central passage opening for receiving one end of the second light guide 44-2. The inner surface of the end wall 1 13 forms the second surface 20. The end of the second light guide 44-2 is arranged flush with the second surface 20.
Die Elemente 100-103 sind so zusammengesetzt, dass das zweite Halteelement 103 einerseits mit seiner Führungsbuchse 1 12 verschieblich im Führungsabschnitt 106 des ersten Druckkörperele- mentes 100 als auch verschieblich bezüglich des in den Innenraum der Führungsbuchse 1 12 eingreifenden Haltezapfens 108 angeordnet ist. Werden die beiden Druckplatten 104, 109 zusammengedrückt (Fig. 8), dann wird die erste Oberfläche 10 des Haltezapfens 108 und die zweite Oberfläche 20 der Stirnwandung 1 13 des zweiten Halteelementes 103 auseinanderbewegt. Hierdurch wird der Abstand zwischen den freien Enden des ersten Lichtleiters 44-1 und des zweiten Lichtleiters 44-2 vergrößert. Dieser Drucksensor beruht somit auf dem gleichen Wirkungsprinzip wie die oben erläuterten Ausführungsbeispiele. Anstelle zweier Lichtleiter kann wiederum ein Lichtleiter und ein Reflektor oder zwei Lichtleiter, die an einem der beiden Halteelemente befestigt sind, und ein Reflektor bzw. Prisma vorgesehen sein. Der Vorteil dieses Ausführungsbeispiels liegt darin, dass das erste Druckkörperelement 100, das erste Halteelement 101 , das zweite Druckkörperelement 102 und das zweite Halteelement 103 jeweils als günstiges Kunststoff-Spritzgussteil ausgebildet sein kann. Diese Elemente werden vor- zugsweise in folgender Reihenfolge zusammengesetzt: The elements 100-103 are assembled such that the second holding element 103 is displaceably arranged on the one hand with its guide bush 1 12 in the guide section 106 of the first Druckkörperele- 100 and slidably with respect to the engaging into the interior of the guide bush 1 12 holding pin 108. If the two pressure plates 104, 109 are compressed (FIG. 8), then the first surface 10 of the holding pin 108 and the second surface 20 of the end wall 13 of the second holding element 103 are moved apart. As a result, the distance between the free ends of the first light guide 44-1 and the second light guide 44-2 is increased. This pressure sensor is thus based on the same principle of operation as the embodiments explained above. Instead of two light guides can in turn be provided a light guide and a reflector or two light guides which are attached to one of the two holding elements, and a reflector or prism. The advantage of this embodiment is that the first pressure-body element 100, the first holding element 101, the second pressure-body element 102 and the second holding element 103 can each be designed as a favorable plastic injection-molded part. These elements are preferably assembled in the following order:
1 . Zunächst werden der erste Lichtleiter 44-1 und der zweite Lichtleiter 44-2 in die entsprechenden Bohrungen eingesetzt. 1 . First, the first optical fiber 44-1 and the second optical fiber 44-2 are inserted into the respective holes.
2. Das zweite Halteelement 103 wird mit seiner Führungsbuchse 1 12 in den Führungsabschnitt 106 des ersten Druckkörperelementes 100 eingesetzt.  2. The second holding element 103 is inserted with its guide bush 1 12 in the guide portion 106 of the first pressure element 100.
3. Das erste Halteelement 101 wird mit seinem Haltezapfen 108 in den Innenraum der Führungsbuchse 1 12 eingeführt und mit den freien Enden der Abstandselemente 105 des ersten Druckkörperelementes 100 verbunden. Hierzu weisen die Abstandselemente 105 vorzugsweise Rastmittel auf, so dass das erste Halteelement 101 an das erste Druckkörperelement 100 geclipst werden kann.  3. The first holding member 101 is inserted with its retaining pin 108 in the interior of the guide bush 1 12 and connected to the free ends of the spacer elements 105 of the first pressure element 100 body. For this purpose, the spacing elements 105 preferably have latching means, so that the first holding element 101 can be clipped to the first pressure-element element 100.
4. Das zweite Druckkörperelement 102 wird am zweiten Halteelement 103 befestigt, wobei die freien Enden der Abstandselemente 1 10 des zweiten Druckkörperelementes 102 vorzugsweise wieder Rastelement aufweisen, welche in entsprechenden Rastausnehmungen am Haltesteg 1 1 1 des zweiten Halteelements 103 einclipsen.  4. The second pressure element 102 is attached to the second holding element 103, wherein the free ends of the spacer elements 1 10 of the second pressure element 102 preferably again latching element, which clip into corresponding recesses on the support web 1 1 1 of the second support member 103.
Dieser Drucksensor 42 kann somit sehr kostengünstig hergestellt werden. This pressure sensor 42 can thus be manufactured very inexpensively.
Fig. 9 zeigt in der Draufsicht eine Messmatratze 40 mit einer Vielzahl, in einem regelmäßigen Raster angeordneten Drucksensoren 42. Wie man den Figuren 10A und 10B entnehmen kann, ist die Messmatratze aus mehreren Schichten ausgebildet. Eine oder mehrere dieser Schichten sind im Bereich zwischen der ersten Druckplatte 104 und der zweiten Druckplatte 109 des Drucksensors 42 angeordnet und wirken als Federelemente, welche die erste Druckplatte 104 und die zweite Druckplatte 109 elastisch auf Abstand halten und so im unbelasteten Zustand die erste Oberfläche 10 und die zweite Oberfläche 20 zusammendrücken. Bei einer Druckbelastung wird mit dieser Messmatratze und damit der Drucksensor zusammengedrückt, wodurch die erste Oberfläche 10 von der zweiten Oberfläche 20 weg bewegt wird. 9 shows a top view of a measuring mattress 40 with a plurality of pressure sensors 42 arranged in a regular grid. As can be seen from FIGS. 10A and 10B, the measuring mattress is formed from a plurality of layers. One or more of these layers are arranged in the region between the first pressure plate 104 and the second pressure plate 109 of the pressure sensor 42 and act as spring elements, which elastically keep the first pressure plate 104 and the second pressure plate 109 at a distance and thus in the unloaded state, the first surface 10th and compress the second surface 20. During a pressure load is compressed with this measuring mattress and thus the pressure sensor, whereby the first surface 10 is moved away from the second surface 20.
Zwischen der ersten Druckplatte 104 und der zweiten Druckplatte 109 kann auch alternativ oder zusätzlich ein Federelement, wie zum Beispiel eine Schraubenfeder, vorgesehen sein. Between the first pressure plate 104 and the second pressure plate 109 may alternatively or additionally be provided a spring element, such as a coil spring.
Der in den Figuren 6A bis 10B gezeigte Drucksensor 42 ist einerseits sehr einfach und kostengünstig ausgebildet und kann somit zu wirtschaftlich günstigen Bedingungen in großer Anzahl in einer Messmatratze angeordnet werden. Andererseits erlaubt dieser Drucksensor ein sehr präzises Erfassen von Druckkräften. Selbst geringe Kräfte können zuverlässig erfasst werden. Weiter- hin gelten für diesen Drucksensor die oben erläuterten Vorteile, wie zum Beispiel die Vorteile der optischen Abtastung, mit welcher es vermieden wird, in der Nähe eines Patienten einen Stromkreis vorzusehen. In den Figuren 6C und 6D sind die Maße in mm angegeben. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird ein großer Hub zwischen der ersten Oberfläche 10 und der zweiten Oberfläche 20 von 10 mm erzielt (Fig. 8). Das oben erläuterte Ausführungsbeispiel ist zur Verwendung in Kliniken und Krankenhäusern vorgesehen. Die mit den Sensoren 42 erzeugten Signale werden vom Bett 4 zur Steuereinheit 6 geleitet, dort in Datensätze umgewandelt, welche an die Auswertungseinheit 8 weitergegeben werden. Mit der Auswertungseinheit 8 können die Daten an einem Monitor dargestellt werden. Die Datenverbindung zwischen der Steuereinheit 6 und der Auswertungseinheit 8 ist vorzugsweise ein loka- les Netzwerk (LAN), das leitungsgebunden als auch leitungsungebunden (WLAN) ausgebildet sein kann. The pressure sensor 42 shown in FIGS. 6A to 10B, on the one hand, is designed to be very simple and cost-effective and can therefore be arranged in economically large numbers in a measuring mattress. On the other hand, this pressure sensor allows a very precise detection of compressive forces. Even low forces can be detected reliably. Furthermore, the advantages explained above, such as the advantages of the optical scanning, with which it is avoided to provide a circuit in the vicinity of a patient, apply to this pressure sensor. In FIGS. 6C and 6D, the dimensions are given in mm. In this embodiment, a large stroke between the first surface 10 and the second surface 20 of 10 mm is achieved (Figure 8). The embodiment explained above is intended for use in clinics and hospitals. The signals generated by the sensors 42 are passed from the bed 4 to the control unit 6, where they are converted into data records, which are forwarded to the evaluation unit 8. With the evaluation unit 8, the data can be displayed on a monitor. The data connection between the control unit 6 and the evaluation unit 8 is preferably a local network (LAN), which may be wired as well as wireless (WLAN).
Die Erfindung kann jedoch auch für private Anwender vorgesehen sein, die zu Hause eine kranke oder behinderte Person beobachten wollen. Das Bett 4 ist wiederum mit einer Steuereinheit 6 ver- bunden. Die Steuereinheit 6 kann an eine lokale Auswertungseinheit 8 oder auch an eine entfernte Auswertungseinheit angeschlossen sein. Die Verbindung zu einer entfernten Auswertungseinheit erfolgt vorzugsweise über das Internet. Die entfernte Auswertungseinheit kann ein mobiles Datenverarbeitungsgerät, wie z.B. ein Laptop, Tablet oder ein Mobiltelefon sein, mit welchem die Daten erfasst und dargestellt werden. An dem mobilen Endgerät kann eine Anwendungssoftware vorge- sehen sein, die die Auswertung der Datensätze vornimmt und gegebenenfalls vorbestimmte Alarmmeldungen ausgibt. Im Rahmen der Erfindung ist es auch möglich, dass die Auswertung der Datensätze zunächst in einer stationären bzw. lokalen Auswertungseinheit 8 vorgenommen wird und diese vorbestimmte Nachrichten mit einem reduzierten Datenumfang an ein mobiles Endgerät übermittelt. Hierdurch kann die Auswertung und Datenverarbeitung der empfangenen Signale zentral erfolgen und ein oder mehrere Teilnehmer können über ihr mobiles Endgerät informiert werden. Dies macht es beispielsweise einfach, eine Gruppe von Personen gleichzeitig zu informieren. In der beschriebenen und in den Figuren dargestellten Ausführungsform sind die Lichtleiterhalter 426-1 , 426-2 in dem Träger 424 gelagert. In einer Abwandlung kann auch einer der Lichtleiterhalter 426-1 , 426-2 anstelle des Zapfens 4263 einen größeren Zapfen mit einer zylindrischen Einsenkung zur Aufnahme des Zapfens 4263 des anderen der Lichtleiterhalter 426-1 , 426-2 aufweisen. Der Axialkanal 4265 endet in dieser Abwandlung am Grund der Einsenkung des größeren Zapfens. In dieser Abwandlung kann auf den Träger 424 verzichtet werden, was den Fertigungsaufwand weiter vermindert. Auch andere Abwandlungen der speziellen Geometrie der beschriebenen Bauteile wie etwa des Trägers 424, der Lichtleiterhalter 426-1 , 426-2 und der Federelemente 422 sind im Rahmen der beanspruchten Erfindung denkbar. Insbesondere schränken die beschriebenen speziellen Geometrien die vorliegende Erfindung in keiner Weise ein, sofern sie nicht konkret unabhängig beansprucht sind. However, the invention may also be intended for private users who want to observe a sick or disabled person at home. The bed 4 is in turn connected to a control unit 6. The control unit 6 can be connected to a local evaluation unit 8 or also to a remote evaluation unit. The connection to a remote evaluation unit preferably takes place via the Internet. The remote evaluation unit may be a mobile computing device, such as a personal computer. a laptop, tablet or mobile phone that collects and displays the data. An application software can be provided at the mobile terminal, which carries out the evaluation of the data sets and, if appropriate, outputs predetermined alarm messages. In the context of the invention, it is also possible that the evaluation of the data sets is first carried out in a stationary or local evaluation unit 8 and transmits these predetermined messages with a reduced amount of data to a mobile terminal. In this way, the evaluation and data processing of the received signals can be done centrally and one or more participants can be informed about their mobile device. This makes it easy, for example, to inform a group of people at the same time. In the embodiment described and shown in the figures, the optical fiber holders 426-1, 426-2 are mounted in the carrier 424. Alternatively, one of the optical fiber holders 426-1, 426-2 may have a larger spigot with a cylindrical recess for receiving the spigot 4263 of the other of the optical fiber holders 426-1, 426-2 instead of the spigot 4263. The axial channel 4265 ends in this modification at the bottom of the recess of the larger pin. In this modification can be dispensed with the support 424, which further reduces the production cost. Other variations of the specific geometry of the components described, such as the carrier 424, the optical fiber holder 426-1, 426-2 and the spring elements 422 are conceivable within the scope of the claimed invention. In particular, the specific geometries described do not limit the present invention in any way unless specifically claimed independently.
Bei den oben erläuterten Ausführungsbeispielen der optischen Drucksensoren werden bei zuneh- mendem Druck die Lichtaustrittsfläche und die Lichteintrittsfläche voneinander entfernt, wodurch die an der Lichteintrittsfläche eintretende Lichtmenge und damit die Lichtintensität in dem entsprechenden Lichtlaufweg vermindert wird. Im unbelasteten Zustand empfängt die Lichteintrittsfläche die größte Lichtmenge. Hier ist auch die Änderung der Lichtmenge bezüglich der Änderung des Abstandes zwischen der Lichtaustrittsfläche und der Lichteintrittsfläche am größten. Dieser Drucksensor ist daher besonders bei geringen Druckwerten empfindlich. Es kann daher sehr zuverlässig festgestellt werden, ob der Drucksensor mit einem Druck beaufschlagt wird, d. h. ob an einer bestimmten Stelle an der Matratze sich etwas befindet. Die Änderung der Lichtmenge nimmt mit zu- nehmendem Abstand zwischen der Lichtaustrittsfläche und der Lichteintrittsfläche ab. Hierdurch nimmt auch die Empfindlichkeit der Druckmessung ab. Daher können mit dem Drucksensor auch große Kräfte gemessen werden, d. h. dass die Drucksensoren einen großen Messbereich besitzen. Dies ist für die Anwendung in Matratzen optimal, da zum einen sicher festgestellt werden kann, ob ein bestimmter Drucksensor belastet ist und zum anderen der Drucksensor auch bei ei- ner hohen Last nicht übersteuert wird. In the embodiments of the optical pressure sensors explained above, as the pressure increases, the light exit surface and the light entry surface are removed from each other, whereby the amount of light entering the light entry surface and thus the light intensity in the corresponding light path is reduced. In the unloaded state, the light entry surface receives the largest amount of light. Here is also the change of the amount of light with respect to the change of the Distance between the light exit surface and the light entry surface largest. This pressure sensor is therefore particularly sensitive to low pressures. It can therefore be determined very reliably whether the pressure sensor is subjected to a pressure, that is, whether at a certain point on the mattress is something. The change in the amount of light decreases with increasing distance between the light exit surface and the light entry surface. This also reduces the sensitivity of the pressure measurement. Therefore, large forces can also be measured with the pressure sensor, ie the pressure sensors have a large measuring range. This is optimal for use in mattresses, since on the one hand it can be reliably ascertained whether a particular pressure sensor is loaded and, on the other hand, that the pressure sensor is not overdriven even under a high load.
Weiterhin können in einer Matratze Drucksensoren mit Federelementen unterschiedlicher Federhärte vorgesehen sein. Sie sind dann dementsprechend unterschiedlich zu kalibrieren, sodass die einzelnen Drucksensoren korrekt die durch sie aufgenommen Kräfte wiedergeben und deren Sig- nale vergleichbar sind. Furthermore, pressure sensors with spring elements of different spring hardness can be provided in a mattress. They are then to be calibrated differently, so that the individual pressure sensors correctly reproduce the forces absorbed by them and their signals are comparable.
Im Sinne der vorliegenden Anmeldung soll eine Achse als eine gedachte geometrische Linie verstanden werden, soweit es nicht ausdrücklich anders beschrieben ist. For the purposes of the present application, an axis should be understood as an imaginary geometric line, unless expressly described otherwise.
Liste der Bezugszeichen und Formelzeichen List of reference symbols and formula symbols
2 Diagnosesystem 2 diagnostic system
4 Bett (Liegestatt)  4 bed (Liegestatt)
40 Matratze (Messmatratze) 40 mattress (measuring mattress)
42 Sensor (optischer Drucksensor)  42 sensor (optical pressure sensor)
422 Federelement  422 spring element
424 Träger  424 carriers
4242 Grundkörper (Teller)  4242 basic body (plate)
4244 Nabe 4244 hub
4246 Axialbohrung  4246 axial bore
426-1 , 426-2 Lichtleiterhalter  426-1, 426-2 optical fiber holder
4261 Grundkörper  4261 basic body
4263 Zapfen  4263 cones
4265 Axialkanal 4265 axial channel
428 Verklebung  428 bonding
44 Lichtleiterpaar  44 pair of optical fibers
44-1 ankommender (erster) Lichtleiter  44-1 arriving (first) light guide
44-2 abgehender (zweiter) Lichtleiter  44-2 outgoing (second) light guide
46 Lichtleiter-Sammelstrang 46 fiber-optic collective string
461 Eingangs-Teilstrang  461 input sub-string
462 Ausgangs-Teilstrang  462 output sub-string
48 Mikrofon 48 microphone
6 Steuereinheit  6 control unit
60 Prozessoreinheit 60 processor unit
62 Versorgungsspannung  62 supply voltage
64 Externe Schnittstellen  64 external interfaces
65 Lichtquelle  65 light source
66 Lichterfassungseinheit  66 light detection unit
68 Datenspeicher (Datensätze) 68 data memories (data records)
8 Auswertungseinheit  8 evaluation unit
80 Gehäuse  80 housing
81 Prozessoreinheit  81 processor unit
812 Visualisierungseinheit 812 visualization unit
814 Datenverwaltungseinheit 814 data management unit
816 Datenspeichereinheit  816 data storage unit
818 Datentransfereinheit  818 data transfer unit
82 Eingabeschnittstelle für Datensätze  82 Input interface for data records
83 Schnittstelle für externen Zugriff  83 Interface for external access
84 Monitorschnittstelle 84 Monitor interface
85 Schnittstelle für Interaktives System, bidirektional 85 Interface for Interactive System, bidirectional
86 Schnittstelle für externen Datenaustausch 10 erste Oberfläche 20 zweite Oberfläche 86 Interface for external data exchange 10 first interface 20 second surface
F Kraft F force
s Spaltabstand s gap distance
100 erstes Druckkörperelement 100 first pressure element element
101 erstes Halteelement 101 first holding element
102 zweites Druckkörperelement 102 second pressure element element
103 zweites Halteelement 103 second holding element
104 erste Druckplatte  104 first printing plate
105 Abstandselement  105 spacer
106 Führungsabschnitt  106 guiding section
107 Haltesteg  107 landing stage
108 Haltezapfen  108 retaining pin
109 zweite Druckplatte  109 second printing plate
1 10 Abstandselement  1 10 spacer element
1 1 1 Haltesteg  1 1 1 retaining bar
1 12 Führungsbuchse  1 12 guide bush
1 13 Stirnwandung  1 13 end wall
Diese Liste ist integraler Bestandteil der Beschreibung. This list is an integral part of the description.

Claims

Patentansprüche claims
Optischer Drucksensor (42), aufweisend: Optical pressure sensor (42), comprising:
- einen ersten Lichtleiterweg (44-1 ) und einen zweiten Lichtleiterweg (44-2) wobei eine Lichtaustrittsfläche des ersten Lichtleiterwegs (44-1 ) und eine Lichteintrittsfläche des zweiten Lichtleiterwegs (44-2) so angeordnet sind, dass ein über den ersten Lichtleiterweg (44-1 ) zugeführtes und aus der Lichtaustrittsfläche des ersten Lichtleiterwegs (44-1 ) austretendes Licht in die Lichteintrittsfläche des zweiten Lichtleiterwegs (44-2) fällt,  - A first optical fiber path (44-1) and a second optical fiber path (44-2) wherein a light exit surface of the first optical fiber path (44-1) and a light entry surface of the second optical fiber path (44-2) are arranged so that one over the first optical fiber path (44-1) supplied light emerging from the light exit surface of the first light guide path (44-1) falls into the light entry surface of the second light guide path (44-2),
- eine erste Oberfläche (10) und eine zweite Oberfläche (20), die einander gegenüberliegend angeordnet sind und relativ zueinander beweglich sind und deren Abstand voneinander einen Lichtlaufweg zwischen der Lichtaustrittsfläche des ersten Lichtleiterwegs (44-1 ) und der Lichteintrittsfläche des zweiten Lichtleiterwegs (44-2) bestimmt, wobei die erste Oberfläche (10) und die zweite Oberfläche (20) mechanisch mittels eines Federelementes so miteinander gekoppelt sind, dass sich bei Erhöhung einer durch den Drucksensor (42) aufgenommenen Druckkraft die erste Oberfläche (10) und die zweite Oberfläche (20) voneinander entfernen, so dass sich die an der Lichteintrittsfläche eintretende Lichtintensität entsprechend ändert, welche mittels einem Lichtsensorelementes in ein elektrisches Signal umgesetzt wird, das dem gemessenen Druck entspricht.  - A first surface (10) and a second surface (20) which are arranged opposite to each other and are movable relative to each other and whose distance from each other a light path between the light exit surface of the first optical fiber path (44-1) and the light entry surface of the second optical fiber path (44 -2), wherein the first surface (10) and the second surface (20) are mechanically coupled to one another by means of a spring element such that upon increasing a pressure force received by the pressure sensor (42), the first surface (10) and the second surface Remove surface (20) from each other, so that the entering at the light entrance surface light intensity changes accordingly, which is converted by means of a light sensor element into an electrical signal corresponding to the measured pressure.
Optischer Drucksensor (42) gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die erste Oberfläche (10) und die zweite Oberfläche (20) im unbelasteten Zustand des Drucksensors (42) aneinander anliegen. Optical pressure sensor (42) according to claim 1, characterized in that the first surface (10) and the second surface (20) in the unloaded state of the pressure sensor (42) abut each other.
Optischer Drucksensor (42) gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Oberfläche (10) und die zweite Oberfläche (20) bei einer Druckkraft, die unterhalb einer vorbestimmten Schwelle liegt, aneinander anliegen. An optical pressure sensor (42) according to claim 2, characterized in that the first surface (10) and the second surface (20) abut each other at a compressive force which is below a predetermined threshold.
Optischer Drucksensor (42) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Lichtleiterweg ein erster Lichtleiter (44-1 ) ist, der in einem die erste Oberfläche (10) aufweisenden Bauteil (426-1 ) aufgenommen ist, und der zweite Lichtleiterweg ein zweiter Lichtleiter (44-2) ist, der in einem die zweite Oberfläche (20) aufweisenden Bauteil (462-2) aufgenommen ist, wobei die Lichtaustrittsfläche des ersten Lichtleiters (44-1 ) und die Lichteintrittsfläche des zweiten Lichtleiters (44-2) einander gegenüberliegen, wobei vorzugsweise die Lichtaustrittsfläche des ersten Lichtleiters (44-1 ) mit der ersten Oberfläche (10) koplanar oder im Wesentlichen koplanar angeordnet ist und die Lichteintrittsfläche des zweiten Lichtleiters (44-2) mit der zweiten Oberfläche (20) koplanar oder im Wesentlichen koplanar angeordnet ist. Optischer Drucksensor (42) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Achsen des ersten Lichtleiterwegs (44-1 ) und des zweiten Lichtleiterwegs (44-2) senkrecht oder parallel zu einer Richtung einer durch den Drucksensor (42) aufgenommenen Kraft (F) angeordnet sind. Optical pressure sensor (42) according to one of the preceding claims, characterized in that the first optical fiber path is a first optical fiber (44-1), which is received in a first surface (10) having the component (426-1), and the second Optical fiber path is a second optical fiber (44-2) which is accommodated in a component (462-2) having the second surface (20), wherein the light exit surface of the first optical fiber (44-1) and the light inlet surface of the second optical fiber (44-) 2), wherein preferably the light exit surface of the first light guide (44-1) with the first surface (10) is coplanar or substantially coplanar and the light entrance surface of the second light guide (44-2) coplanar with the second surface (20) or is arranged substantially coplanar. An optical pressure sensor (42) according to any one of the preceding claims, characterized in that axes of the first optical fiber path (44-1) and the second optical fiber path (44-2) are perpendicular or parallel to a direction of a force (F ) are arranged.
Optischer Drucksensor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement als Gehäuse des Drucksensors, oder separates Bauteil und/oder als Abschnitt einer Matratze, in welcher der Drucksensor aufgenommen ist, ausgebildet ist. Optical pressure sensor according to one of claims 1 to 5, characterized in that the spring element as a housing of the pressure sensor, or separate component and / or as a portion of a mattress, in which the pressure sensor is accommodated, is formed.
Optischer Drucksensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucksensor zwei Haltelemente aufweist, von welchen jeweils einer die erste Oberfläche (10) und der andere die zweite Oberfläche (20) aufweist, wobei die beiden Haltelemente relativ zueinander in einer Richtung etwa senkrecht zu den beiden Oberflächen (10, 20) beweglich angeordnet sind, wobei vorzugsweise die beiden Halteelemente derart formschlüssig inenandergreifend ausgebildet sind, dass sie in eine Axialrichtung zueinander verschieblich sind. Optical pressure sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure sensor comprises two holding elements, of which in each case one of the first surface (10) and the other, the second surface (20), wherein the two holding elements relative to each other in a direction approximately perpendicular to the two surfaces (10, 20) are arranged to be movable, wherein preferably the two holding elements are formed such a form-fitting interengaging that they are mutually displaceable in an axial direction.
Optischer Drucksensor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein jedes Halteelement an einen Druckkörper, insbesondere eine Druckplatte gekoppelt ist, welche jeweils eine freie Endfläche des Drucksensors bilden, so dass durch Zusammendrücken der Druckkörper die erste Oberfläche (10) und die zweite Oberfläche (20) voneinander weg bewegt werden. Optical pressure sensor according to claim 7, characterized in that each holding element is coupled to a pressure body, in particular a pressure plate, each forming a free end surface of the pressure sensor, so that by compressing the pressure body, the first surface (10) and the second surface (20 ) are moved away from each other.
Optischer Drucksensor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltelemente jeweils mit zumindest einem Abstandselement mit dem jeweiligen Druckkörper verbunden sind, wobei die Abstandselemente exzentrisch zu einer zentralen Bewegungsachse angeordnet sind, wobei die Abstandselemente der unterschiedlichen Halteelemente in Drehrichtung um die Bewegungsachse zueinander versetzt angeordnet sind. Optical pressure sensor according to claim 8, characterized in that the holding elements are each connected to at least one spacer element with the respective pressure body, wherein the spacer elements are arranged eccentrically to a central axis of movement, wherein the spacer elements of the different holding elements are arranged offset in the direction of rotation about the axis of movement to each other ,
Messmatratze (40) zum Erfassen von Zuständen eines auf der Messmatratze (40) befindlichen Körpers, aufweisend: A measuring mattress (40) for detecting states of a body located on the measuring mattress (40), comprising:
eine Vielzahl von in der Messmatratze (40) ausgebildeten Hohlräumen, und  a plurality of cavities formed in the measuring mattress (40), and
eine Vielzahl von jeweils in den Hohlräumen aufgenommenen Drucksensoren (42), die zur Änderung einer Lichtintensität eines mittels Lichtleitern (44) zu- und abgeleiteten Lichts in Abhängigkeit von einer auf jeden Drucksensor (42) wirkenden Druckkraft ausgebildet sind, wobei die Drucksensoren (42) vorzugsweise nach einem der vorangehenden Ansprüche ausgebildet sind. 1 1. Messmatratze (40) gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Messmatratze (40) wenigstens ein in einem Hohlraum aufgenommenes Mikrofon, welches vorzugsweise auf Grundlage von Lichtleitern (44) arbeitet, aufweist. a plurality of pressure sensors (42) respectively accommodated in the cavities, which are designed to change a light intensity of light supplied and conducted by light guides (44) as a function of a pressure force acting on each pressure sensor (42), wherein the pressure sensors (42) are preferably formed according to one of the preceding claims. 1 1. measuring mattress (40) according to claim 10, characterized in that the measuring mattress (40) at least one recorded in a cavity microphone, which preferably operates on the basis of light guides (44).
12. Messmatratze (40) gemäß Anspruch 10 oder 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Messmatratze (40) Drucksensoren (42) mit unterschiedlichen Federhärten aufweist. 12. measuring mattress (40) according to claim 10 or 1 1, characterized in that the measuring mattress (40) pressure sensors (42) having different spring hardnesses.
Messmatratze (40) gemäß einem der Ansprüche 10 bis 12 dadurch gekennzeichnet, dass die Messmatratze (40) als eine Innenlage, Auflage oder Unterlage einer Liegematratze ausgebildet ist. Measuring mattress (40) according to any one of claims 10 to 12, characterized in that the measuring mattress (40) is designed as an inner layer, support or pad of a mattress mattress.
Liegestatt (4) mit einer Messmatratze (40) gemäß einem der Ansprüche 10 bis 13. Liegestatt (4) with a measuring mattress (40) according to any one of claims 10 to 13.
Verfahren zum Erfassen von Zuständen eines auf einer Liegestatt (4) liegenden Körpers mittels einer Vielzahl von unterhalb des Körpers angeordneten Drucksensoren (42), die vorzugsweise nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ausgebildet sind, mit den Schritten: A method for detecting conditions of a body lying on a deck (4) by means of a plurality of pressure sensors (42) arranged below the body, which are preferably designed according to one of claims 1 to 9, with the steps:
Erzeugen eines Lichts definierter Lichtqualität;  Generating a light of defined light quality;
Zuführen des Lichts zu jedem der Drucksensoren (42) über einen jeweiligen ersten Lichtleiterweg (44-1 );  Supplying the light to each of the pressure sensors (42) via a respective first optical fiber path (44-1);
Empfangen eines resultierenden Lichts von jedem der Drucksensoren (42) über einen jeweiligen zweiten Lichtleiterweg (44-2); und  Receiving a resultant light from each of the pressure sensors (42) via a respective second optical fiber path (44-2); and
Berechnen der Zustände auf der Grundlage einer Lichtqualität des resultierenden Lichts der jeweiligen Drucksensoren (42).  Calculating the states based on a light quality of the resulting light of the respective pressure sensors (42).
Verfahren gemäß Anspruch 15, wobei die Zustände des Körpers wenigstens einen aufweisen von: The method of claim 15, wherein the states of the body comprise at least one of:
einer Körperposition wie etwa Liegeposition Sitzposition oder dergleichen;  a body position such as lying position sitting position or the like;
eines lokalen Aufliegedrucks;  a local bearing pressure;
einer lokalen Eindringtiefe;  a local penetration depth;
einer Lage im Raum;  a situation in space;
einem Puls;  a pulse;
einer Temperatur;  a temperature;
einer Atmungsfrequenz und/oder -tiefe und/oder -qualität;  a respiration rate and / or depth and / or quality;
einem Bewegungszustand.  a state of motion.
Verfahren gemäß Anspruch 15 oder 16, weiter gekennzeichnet durch die Verwendung von Erfassungsdaten anderer Sensoren, die wenigstens einen der folgenden umfassen: A method according to claim 15 or 16, further characterized by the use of detection data of other sensors comprising at least one of the following:
optische Sensoren;  optical sensors;
3D-Scanner, insbesondere Laser-Scanner;  3D scanners, in particular laser scanners;
Kameras;  cameras;
Schallwandler, insbesondere Mikrofone;  Sound transducers, in particular microphones;
medizinische Überwachungssensoren bzw. -Systeme.  medical monitoring sensors or systems.
Verfahren gemäß eines der Ansprüche 15 bis 17, weiter aufweisend wenigstens einen der Schritte: Method according to one of claims 15 to 17, further comprising at least one of the steps:
Speichern von Datensätzen entsprechend den erfassten Zuständen des Körpers; Erstellen und/oder Verwenden eines Matratzenmodells; Erzeugen eines visuelles Abbilds der erfassten Zustände des Körpers als 2D-Ansicht, 3D-Ansicht, räumlich schwenkbares 3D-Modell, Schnittansicht, insbesondere Längs- oder Querschnittsansicht als Standbild oder Bewegtbild und Speichern, Darstellen auf einer Anzeigevorrichtung, Aufzeichnen auf Datenträger, Über- tragung über ein Datenübertragungsnetz des erzeugten Abbilds; Storing records in accordance with the detected conditions of the body; Creating and / or using a mattress model; Generating a visual image of the detected states of the body as a 2D view, 3D view, spatially pivotable 3D model, sectional view, in particular longitudinal or cross-sectional view as a still or moving image and storage, display on a display device, recording on disk, transmission via a communication network of the generated image;
Fernüberwachung des Körpers anhand der erfassten Zustände;  Remote monitoring of the body based on the detected conditions;
Ansteuerung von Stellgliedern zur Veränderung einer Körperposition, einer Eindringtiefe oder eines Auflagedrucks des Körpers.  Control of actuators to change a body position, a penetration or a bearing pressure of the body.
Diagnosesystem (2), aufweisend eine Vielzahl von Drucksensoren (42) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14 und einer Steuereinheit (6) zur Ansteuerung der Drucksensoren (42) und zur Verarbeitung von Erfassungsergebnissen der Drucksensoren (42). Diagnostic system (2), comprising a plurality of pressure sensors (42) according to one of claims 1 to 14 and a control unit (6) for controlling the pressure sensors (42) and for processing detection results of the pressure sensors (42).
Diagnosesystem (2) gemäß Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (6) eine Lichtquelle zur Versorgung der Drucksensoren (42) mit einem Licht über die jeweiligen ersten Lichtleiter (44-1 ), eine Lichterfassungseinheit zum Erfassen eines von den Drucksensoren (42) kommenden Lichts über die jeweiligen zweiten Lichtleiter (44-2), und eine Speichereinheit zum Speichern von Datensätzen entsprechend den Erfassungsergebnissen für jeden der Drucksensoren (42) aufweist. Diagnostic system (2) according to claim 19, characterized in that the control unit (6) comprises a light source for supplying the pressure sensors (42) with a light via the respective first optical fibers (44-1), a light detection unit for detecting one of the pressure sensors (42 light) via the respective second optical fibers (44-2), and a storage unit for storing data records in accordance with the detection results for each of the pressure sensors (42).
Diagnosesystem (2) gemäß Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (6) eine Prozessoreinheit zur Ermittlung einer auf jeden Drucksensor (42) wirkenden Kraft anhand einer Lichtqualität des von dem jeweiligen Drucksensor (42) erfassten Lichts aufweist, wobei die Erfassungsergebnisse die auf jeden Drucksensor (42) wirkenden Kraft aufweisen. Diagnostic system (2) according to claim 19 or 20, characterized in that the control unit (6) comprises a processor unit for determining a force acting on each pressure sensor (42) force based on a light quality of the light detected by the respective pressure sensor (42), wherein the detection results have the force acting on each pressure sensor (42).
Diagnosesystem (2) gemäß einem der Ansprüche 19 bis 21 , weiter gekennzeichnet durch eine Auswertungseinheit (8), die zur Auswertung von Datensätzen wenigstens einer, vorzugsweise einer Vielzahl von Steuereinheiten (6) ausgebildet ist, wobei die Auswertungseinheit (8) vorzugsweise eine Vielzahl von Schnittstellen aufweist, die ausgebildet sind für einen Datenaustausch mit wenigstens einem von Eingabegeräten, Anzeigevorrichtungen, interaktive Systeme, Speichereinheiten, Aufzeichnungsgeräten, Internkommunikationseinrichtungen und Fernkommunikationsnetzen. Diagnostic system (2) according to any one of claims 19 to 21, further characterized by an evaluation unit (8), which is designed for the evaluation of data sets at least one, preferably a plurality of control units (6), wherein the evaluation unit (8) preferably a plurality of Having interfaces adapted to communicate with at least one of input devices, display devices, interactive systems, storage devices, recorders, internal communication devices, and remote communication networks.
23. Diagnosesystem (2) gemäß einem der Ansprüche 19 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Diagnosesystem (2) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 15 bis 18 durch die Verarbeitungseinheit und/oder die Auswertungseinheit (8) ausgebildet ist. 23. Diagnostic system (2) according to one of claims 19 to 22, characterized in that the diagnostic system (2) for carrying out the method according to one of claims 15 to 18 by the processing unit and / or the evaluation unit (8) is formed.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4446760C2 (en) * 1994-12-24 1996-11-14 Sensor Instr Gmbh Device for measuring deformation of an object
DE19523756A1 (en) * 1995-06-29 1997-01-02 Schlattl Werner Bavaria Tech Opto electronic force or torque sensor for machine tool or press
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