CZ17069U1 - Zařízení pro vážení, zejména pro vážení pacienta na nemocničním lůžku - Google Patents

Description

Zařízení pro vážení, zejména pro vážení pacienta na nemocničním lůžku

Oblast techniky

Technické řešení se týká zařízení pro vážení, zejména pro vážení pacienta na nemocničním lůžku, zahrnujícího ložnou plochu, uloženou na rámu, přičemž mezi ložnou plochou a rámem jsou uspořádány jednak snímače síly, napojené na elektronickou vyhodnocovací jednotku a jednak vedení pro zachycení parazitních sil.

Dosavadní stav techniky

Sledování hmotnosti pacienta během pobytu v nemocničním zařízení je velmi důležité, neboť změny hmotnosti pacienta poskytují ošetřujícímu lékaři informace o příjmu potravin, tekutin a vylučování u daného pacienta.

Klasická vážení se provádí na běžných stacionárních vahách, ke kterým však musí být pacient dopraven. Ne vždy je však taková manipulace s pacientem vhodná nebo možná.

Další možností je použití nájezdových vah, kdy je pacient přivezen i s lůžkem. U pacientů napojených trvale na podpůrná zařízení však ani tato metoda není vhodná.

Účinným a moderním řešením je sledování hmotnosti pacienta přímo na lůžku. Výhodou je možnost sledovat přírůstky či úbytky hmotnosti kontinuálně bez nežádoucí manipulace s pacientem. Zařízení pro vážení na lůžku umožňuje i další možnosti např. dálkové sledování, zda pacient opustil lůžko, napojení na počítač, zablokování váhy při manipulaci s předměty, u kterých se nevyžaduje vážení atd. Nejdůležitější je však vážení absolutní hmotnosti pacienta ajejich změn.

Z toho vyplývá i požadavek na přesnost zařízení pro vážení. U absolutní hmotnosti je požadavek vážit s přesností cca 1 kg a u přírůstku hmotnosti s přesností cca 0,1 kg.

Na stávajících lůžkách jsou v principu používány dva typy konfigurace lůžka se zařízením pro vážení.

U prvního typu jsou snímače umístěny v podvozku lůžka, tzn. rám je rámem podvozku a váže25 ným břemenem je pacient včetně ložné plochy lůžka. Výhodou tohoto řešení je jednodušší konstrukce. Hlavní nevýhodou je větší vážená hmotnost, která se zároveň pohybuje při zdvihu lůžka, a vážení i některého příslušenství.

U druhého typu jsou snímače umístěny v ložné ploše tzn. rámem je podvozek včetně zdvihového mechanizmu a rám ložné plochy, váženým břemenem je podložka s pacientem. Výhodou je menší hmotnost, která se váží a možnost připojit k lůžku příslušenství tak, že není váženo.

Ve stávajících nemocničních lůžkách se používají systémy se čtyřmi snímači síly, přičemž teoreticky je možné použít pouze tři snímače. Pro dosažení co nejlepší přesnosti se snímače umísťují co nejvíce do krajů lůžka pro získání co největší měřené základny. Dalším faktorem, ovlivňujícím přesnost vážení, je princip uložení jednotlivých snímačů. Používají se uložení přes kouli, přes hroty, přes silentbloky atd.

Známá zařízení pro vážení pacienta na nemocničním lůžku, zahrnují ložnou plochu, uloženou na rámu, přičemž mezi ložnou plochou a rámem jsou uspořádány jednak snímače síly, napojené na elektronickou vyhodnocovací jednotku a jednak vedení pro zachycení parazitních sil.

Signál z nejčastěji čtyř snímačů je sveden do slučovací části, kde jsou všechny signály sloučeny najeden signál. Ten je potom zpracován v elektronické vyhodnocovací jednotce a prezentován na zobrazovací části systému.

Nevýhodou tohoto systému je fakt, že vysoké přesnosti vážení lze dosáhnout pouze při použití kalibrované sady snímačů, které mají všechny stejnou či velmi podobnou směrnici K charakteristiky a stejnou hodnotu O posunutí charakteristiky.

-1 CZ 17069 Ul

V případě jakékoliv nepřesnosti na kterémkoliv snímači dochází ke značnému zkreslení naměřených výsledků. Při použití levnějších, méně přesných snímačů tedy není přesnost vážení dostačující.

Cílem technického řešení tedy je navrhnout takové zařízení pro vážení, které by umožňovalo použít levnější snímače, aniž by to mělo vliv na přesnost měření. Dále je cílem technického řešení navrhnout způsob kalibrace takového zařízení a způsob zjišťování hmotnosti takovým zařízením.

Podstata technického řešení

Uvedeného cíle se dosahuje zařízením pro vážení, zejména pro vážení pacienta na nemocničním lůžku, zahrnujícím ložnou plochu, uloženou na rámu, přičemž mezi ložnou plochou a rámem jsou uspořádány jednak snímače síly, napojené na elektronickou vyhodnocovací jednotku a jednak vedení pro zachycení parazitních sil, podle technického řešení, jehož podstata spočívá v tom, že snímače síly jsou alespoň dva s rozdílnou charakteristikou a jejich výstupy jsou samostatně napojeny na elektronickou vyhodnocovací jednotku.

Výhodou zařízení podle technického řešení je skutečnost, že díky samostatnému napojení na elektronickou vyhodnocovací jednotku lze použít snímače s rozdílnou charakteristikou, což významně zlevňuje konstrukci zařízení.

Podle výhodného provedení zahrnuje vedení pro zachycení parazitních sil dvojici paralelogramů, uspořádaných na protilehlých koncích rámu, přičemž každý paralelogram zahrnuje alespoň dvě ramena, připojená na jedné straně k rámu a na opačné straně k pomocné desce. Ramena jsou v místě napojení na rám a na pomocnou desku pružně deformovatelná. Pomocná deska je spojena s ložnou plochou a mezi pomocnou deskou a rámem je uspořádán snímač síly.

Podle dalšího výhodného provedení zahrnuje vedení pro zachycení parazitních sil dvojici výkyvných mechanizmů, uspořádaných na protilehlých koncích rámu. Každý výkyvný mechanizmus zahrnuje alespoň jeden podélník, připojený na jedné straně výkyvné k rámu a na opačné straně připojený nebo opřený o ložnou plochu. Mezi podélníkem a rámem je uspořádán snímač síly. Přehled obrázků na výkresech

Zařízení pro vážení podle technického řešení bude blíže popsáno na příkladech provedení, zobrazených na výkresech, na kterých obr. 1 představuje příklad charakteristik použitých snímačů.

Obr. 2 až 5 jsou schematické příklady různých provedení zařízení podle technického řešení a obr. 6 je příklad konkrétní konstrukce zařízení podle technického řešení.

Příklady provedení

Zařízení pro vážení, zejména pro vážení pacienta na nemocničním lůžku, podle obr. 2 zahrnuje ložnou plochu I, uloženou na rámu 2 prostřednictvím suvných vedení 5 pro zachycení parazit35 nich sil.

Mezi ložnou plochou 1 a rámem 2 jsou uspořádány dva snímače 3 síly, napojené na elektronickou vyhodnocovací jednotku 4. Použité snímače mají na rozdíl od snímačů ve známých konstrukcích tohoto typu rozdílnou charakteristiku. To znamená, že první snímač 3 má směrnici K] charakteristiky a hodnotu Oi posunutí charakteristiky, zatímco druhý snímač 3 má směrnici K₂ charakteristiky a hodnotu O₂ posunutí charakteristiky (viz obr. 2). Směrnice K je tan a. Oba snímače 3 síly mají výstupy 6 napojeny samostatně na dvouvstupovou elektronickou vyhodnocovací jednotku 4.

Vyhodnocovací jednotka 4 má nezakreslený displej pro zobrazování výsledných údajů.

Před prvním použitím je nutno zařízení zkalibrovat tak, aby bylo možné používat snímače 3 s rozdílnou charakteristikou. Kalibrace se provede tak, že se nejdříve na libovolné místo ložné

-2CZ 17069 Ul plochy I umístí závaží o známé hmotnosti m₀ a zjistí se výstupní signály Si_m0 a S_2n,o snímačů síly při zatížení ložné plochy i závažím o známé hmotnosti m₀.

Poté se na libovolné jiné místo ložné plochy 1 umístí závaží o známé hmotnosti m,,kde mi může být rovno m₀ a zjistí se výstupní signály Si_mi a S_2mi snímačů 3 síly při zatížení ložné plochy 1 závažím o známé hmotnosti mi.

Následně se na libovolné další jiné místo ložné plochy 1 umístí závaží o známé hmotnosti m₂, kde m₂ může být rovno mi a zjistí se výstupní signály S)_m2 a S_2m2 snímačů 3 síly při zatížení ložné plochy 1 závažím závaží o známé hmotnosti m₂.

Pak se na libovolné ještě další jiné místo ložné plochy 1 umístí závaží o známé hmotnosti m₃, ío kde m₃ může být rovno m₂ a zjistí se výstupní signály S_]m3 a S_2m3 snímačů 3 síly pri zatížení ložné plochy i závažím závaží o známé hmotnosti m₃.

Následně se stanoví hodnoty posunutí Oi a O₂ charakteristik snímačů a směrnice K) a K₂ charakteristik snímačů řešením soustavy rovnic:

Simo ⁼ Ki*moi + Oj

S_2mo = K₂*(m₀ - m_Oi) + O₂ Slml ⁼ Kl*^mll + Ol s_2m, = K₂*(m,-mn) + O₂ Slm2 = Ki*m₂₎ +0,

S_2m2 = K₂*(m₂ - m₂₁) + O₂

S_lm3 = K,*m₃i + O!

S₂m3 = K₂*(m₃-m_3]) + O₂, kde

Sjmx je výstupní signál prvního snímače při zatížení ložné plochy hmotností m_x,

S_2mx je výstupní signál druhého snímače při zatížení ložné plochy hmotností m_x, m_x je hmotnost závaží x, m_x] je část hmotnosti závaží x, působící na první snímač síly,

Oi je hodnota posunutí charakteristiky prvního snímače,

O₂ je hodnota posunutí charakteristiky prvního snímače,

Ki je směrnice charakteristiky prvního snímače, a

K₂ je směrnice charakteristiky prvního snímače.

Obecný postup řešení soustavy rovnic je běžně známý a proto nebude blíže popisován.

Kalibrace se ukončí tím, že se stanovené hodnoty K_b K₂, O_b O₂ uloží do paměti elektronické vyhodnocovací jednotky 4.

Shora uvedený postup kalibrace lze významně zjednodušit tím, že se hmotnost zatížení m₀ zvolí nulová.

V prvním kroku se tedy zjistí výstupní signály S_!m0 a S_2m0 dvou snímačů 3 síly při nulovém zatížení ložné plochy i.

Poté se na libovolné místo ložné plochy 1 umístí závaží o známé hmotnosti mi a zjistí se výstupní signály S_tmi a S_2mi snímačů 3 síly při zatížení ložné plochy 1 závažím o známé hmotnosti mi a následně se na libovolné jiné místo ložné plochy i umístí závaží o známé hmotnosti m₂, kde m₂ může být rovno πη a zjistí se výstupní signály S_]m2 a S_2m2 snímačů síly 3 při zatížení ložné plochy závažím závaží o známé hmotnosti m₂.

Shora uvedená soustava rovnic se upraví tak, že se hodnoty posunutí Oi a O₂ charakteristik snímačů 3 stanoví ze vztahů Oi = Si_mQ a O₂ = S_2m0, a

-3 CZ 17069 Ul směrnice K| a K₂ charakteristik snímačů 3 se stanoví ze zjednodušených vztahů, získaných úpravou shora uvedené soustavy rovnic:

Oi*(S_2m2 - S_2ml) + 02*(Slml - S]_m2) + S|_m2*S_2ml - S i_mi *S_2m2

K, = m,*(O₂ - S_2m2) - m₂*(O₂ - S_2mi)

K,*(S_2ml-O₂)

K₂ = io mi*K, - S,_ml + O₂

Při vlastním vážení musí samozřejmě vážený pacient ležet na ložné ploše 1 lůžka opatřeného zařízením podle technického řešení.

Vyhodnocovací jednotka 4 odečte výstupní signály Si_p a S_2p obou snímačů 3 síly a stanoví se část hmotnosti pacienta na ložné ploše i lůžka, působící na první snímač 3 síly a to ze vztahu m_lp ⁼ (Si_p - Oi)/K|. Současně se stanoví část hmotnosti pacienta, působící na druhý snímač 3 síly a to ze vztahu m_2p = (S_2p - O₂)/K₂.

Následně se stanoví celková hmotnost m_p váženého pacienta jako součet hodnot mi_p a m_2p. Jednotlivé použité symboly označují:

Si_p je výstupní signál prvního snímače při zatížení ložné plochy váženým předmětem,

S_2p je výstupní signál prvního snímače při zatížení ložné plochy váženým předmětem, mip je hmotnost váženého předmětu, působící na druhý snímač síly, m_2p je hmotnost váženého předmětu, působící na druhý snímač síly,

Οι je hodnota posunutí charakteristiky prvního snímače,

O₂ je hodnota posunutí charakteristiky prvního snímače,

K.1 je směrnice charakteristiky prvního snímače, a K₂ je směrnice charakteristiky prvního snímače.

Na obr. 3 je zobrazen další příklad provedení zařízení pro vážení podle technického řešení. Provedení z obr. 3 se od provedení z obr. 2 liší konstrukcí vedení 5 pro zachycení parazitních sil, kterou tvoří dvojice výkyvných mechanizmů, uspořádaných na protilehlých koncích rámu 2. Každý výkyvný mechanizmus zahrnuje jeden podélník 9, připojený na jedné straně výkyvné k rámu 2. Na opačné straně je jeden podélník 9 připojený k ložné ploše lůžka a druhý podélník 9 je o ložnou plochu lůžka pouze opřený. Mezi každým podélníkem 9 a rámem 2 je uspořádán snímač 3 síly. Kalibrace zařízení i způsob vážení jsou stejné jako u výše popsaného provedení.

Na obr. 4 je zobrazen další příklad provedení zařízení pro vážení podle technického řešení. Vedení 5 pro zachycení parazitních sil zahrnuje dva paralelogramy s pružinou, uspořádané na opačných stranách rámu 2. Mezi ložnou plochou lůžka a rámem 2 jsou opět uspořádány dva snímače 3 síly. Kalibrace zařízení i způsob vážení jsou stejné jako u výše popsaných provedení.

Na obr. 5 je zobrazen ještě další příklad provedení zařízení pro vážení podle technického řešení.

Vedení 5 pro zachycení parazitních sil zahrnuje dvojici paralelogramů, uspořádaných na protilehlých koncích rámu 2. Každý paralelogram zahrnuje dvě ramena 7, připojená na jedné straně k rámu 2 a na opačné straně k teleskopickému sloupu 10 pro polohování ložné plochy I lůžka. Mezi každým teleskopickým sloupem 10 a rámem 2 je uspořádán snímač 3 síly. Ramena 7 jsou tuhá, pouze v místě napojení na rám 2 a na teleskopický sloup ]_0 jsou pružně deformovatelná.

Toho lze dosáhnout například tak, že se ramena 7 zhotoví z plechu odpovídající tloušťky a plech se po stranách vyztuží ohnutím.

-4CZ 17069 Ul

Konkrétní provedení s takovými rameny 7 je zobrazeno na obr. 6. Vedení 5 pro zachycení parazitních sil zahrnuje dvojici paralelogramů, uspořádaných na protilehlých koncích rámu 2. Pro zjednodušení je na obr. 6 znázorněn pouze paralelogram na levém konci rámu 2. Každý paralelogram zahrnuje čtyři ramena 7, připojená na jedné straně k rámu 2 a na opačné straně k pomocné desce 8. Plechová ramena 7 jsou v místě napojení na rám 2 a na pomocnou desku 8 pružně deformovatelná, jinak jsou vyztužena na okrajích ohybem plechu. Pomocná deska 8 je spojena s ložnou plochou I prostřednictvím teleskopického sloupu 10. Mezi pomocnou deskou 8 a rámem 2 je uspořádán neznázoměný snímač 3 síly. Kalibrace zařízení i způsob vážení jsou opět stejné jako u výše popsaných provedení.

Claims (3)

1. ío NÁROKY NA OCHRANU

   1. Zařízení pro vážení, zejména pro vážení pacienta na nemocničním lůžku, zahrnující ložnou plochu (1), uloženou na rámu (2), přičemž mezi ložnou plochou (1) a rámem (2) jsou uspořádány jednak snímače (3) síly, napojené na elektronickou vyhodnocovací jednotku (4) a jednak vedení (5) pro zachycení parazitních sil, vyznačující se tím, že snímače (3) síly jsou alespoň

   15 dva s rozdílnou charakteristikou ajejich výstupy (6) jsou samostatně napojeny na elektronickou vyhodnocovací jednotku (4).
2. 2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že vedení (5) pro zachycení parazitních sil zahrnuje dvojici paralelogramů, uspořádaných na protilehlých koncích rámu (2), přičemž každý paralelogram zahrnuje alespoň dvě ramena (7), připojená na jedné straně k rámu

   20 (2) a na opačné straně k pomocné desce (8), přičemž ramena (7) jsou v místě napojení na rám (2) a na pomocnou desku (8) pružně deformovatelná, přičemž pomocná deska (8) je spojena s ložnou plochou (1) a mezi pomocnou deskou (8) a rámem (2) je uspořádán snímač (3) síly.
3. 3. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že vedení (5) pro zachycení parazitních sil zahrnuje dvojici výkyvných mechanizmů, uspořádaných na protilehlých koncích

   25 rámu (2), přičemž každý výkyvný mechanizmus zahrnuje alespoň jeden podélník (9), připojený na jedné straně výkyvné k rámu (2) a na opačné straně připojený nebo opřený o ložnou plochu (1), přičemž mezi podélníkem (9) a rámem (2) je uspořádán snímač (3) síly.