EP3384262A2 - Drucksensor, messmatratze, liegestatt, verfahren und diagnosesystem - Google Patents

Drucksensor, messmatratze, liegestatt, verfahren und diagnosesystem

Info

Publication number
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
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
light
pressure
pressure sensor
optical fiber
mattress
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP16805808.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Dietrich Huber
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from ATA51040/2015A external-priority patent/AT518046B1/de
Priority claimed from DE102016111261.5A external-priority patent/DE102016111261A1/de
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP3384262A2 publication Critical patent/EP3384262A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/25—Measuring force or stress, in general using wave or particle radiation, e.g. X-rays, microwaves, neutrons
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103—Measuring devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/11—Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor or mobility of a limb
    • A61B5/1116—Determining posture transitions
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/48—Other medical applications
    • A61B5/4806—Sleep evaluation
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/68—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
    • A61B5/6887—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient mounted on external non-worn devices, e.g. non-medical devices
    • A61B5/6892—Mats
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2562/00—Details of sensors; Constructional details of sensor housings or probes; Accessories for sensors
    • A61B2562/02—Details of sensors specially adapted for in-vivo measurements
    • A61B2562/0261—Strain gauges
    • A61B2562/0266—Optical strain gauges
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2562/00—Details of sensors; Constructional details of sensor housings or probes; Accessories for sensors
    • A61B2562/04—Arrangements of multiple sensors of the same type
    • A61B2562/046—Arrangements of multiple sensors of the same type in a matrix array

Definitions

  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • the object is to provide an optical fiber-based pressure sensor that enables a more secure detection of a small load.
  • 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,
  • 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,
  • 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.
  • a compressive force is a compressive force.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • a region is shielded, so that there is a dark and a light section in the optical waveguide arranged downstream of the shielding element.
  • 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.
  • a triggering threshold for the sensor can also be defined so that fluctuations in zero position can be effectively suppressed.
  • the first optical fiber path is a first optical fiber, which is accommodated in a first surface having the component
  • the second optical fiber is a second optical fiber, which is accommodated in a second surface having the component
  • the light exit surface of the first light guide with the first surface may preferably be coplanar or substantially coplanar
  • 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.
  • the coupling of the first and second surfaces can also be realized particularly easily.
  • 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.
  • the spring element may also be a separate component, such as a helical compression spring.
  • the elastic spring element for example the mattress
  • the elastic spring element 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.
  • 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.
  • 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.
  • a measuring mattress for detecting states of a body located on the measuring mattress comprising:
  • a quality of light is understood to mean, in particular, a light intensity.
  • 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.
  • sound recordings can also be made, for example, for monitoring respiration, pulse or for recording calls for help or other voice messages.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • a method for detecting states of a lying on a Stanfordstatt 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:
  • 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.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a diagnostic system according to an embodiment of the present invention.
  • 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.
  • 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.
  • 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. sungsech 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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).
  • 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.
  • Figs. 2A, 3A, 4A, 5A the sensor 42 in the unloaded state
  • the Fign. 2B, 3B, 4B, 5B show the sensor 42 in the same view in the loaded state.
  • the loaded state is defined by acting on the spring members 422 a compressive force (compressive force) F from above and below.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • the second holding element 103 is inserted with its guide bush 1 12 in the guide portion 106 of the first pressure element 100.
  • This pressure sensor 42 can thus be manufactured very inexpensively.
  • FIGS. 10A and 10B show a top view of a measuring mattress 40 with a plurality of pressure sensors 42 arranged in a regular grid.
  • 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.
  • 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.
  • first pressure plate 104 and the second pressure plate 109 may alternatively or additionally be provided a spring element, such as a coil spring.

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Dentistry (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Measuring And Recording Apparatus For Diagnosis (AREA)
  • Mattresses And Other Support Structures For Chairs And Beds (AREA)
  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
  • Invalid Beds And Related Equipment (AREA)

Abstract

Die Anmeldung offenbart einen optischer Drucksensor (42), aufweisend 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, und eine erste Oberfläche (10) und eine zweite Oberfläche (20), die 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 so miteinander gekoppelt sind, dass sich bei Erhöhung einer durch den Drucksensor aufgenommenen Druckkraft die erste Oberfläche (10) und die zweite Oberfläche (20) voneinander entfernen. Weitere Gesichtspunkte betreffen eine Messmatratze mit einer Vielzahl von jeweils in Hohlräumen aufgenommenen Drucksensoren (42) auf Lichtleiter-Basis, eine Liegestatt mit der Messmatratze, ein Verfahren zur Erfassung von Zuständen eines auf einer Liegestatt liegenden Körpers, und ein Diagnosesystem.

Description

Drucksensor, Messmatratze, Liegestatt, Verfahren und Diagnosesystem
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Die vorstehende Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche wenigstens in Teilaspekten gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen und vorteilhafte Weiterbildungen bilden den Gegenstand der Unteransprüche.
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,
- 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,
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.
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.
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.
Wenn die erste Oberfläche und die zweite Oberfläche elastisch miteinander gekoppelt sind, kann bei Rücknahme der Druckbelastung eine automatische Rückführung der Auslenkung erzielt werden.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Gemäß einem zweiten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird eine Messmatratze zum Erfassen von Zuständen eines auf der Messmatratze befindlichen Körpers vorgeschlagen, die aufweist:
- 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.
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.
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.
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.
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.
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:
- Erzeugen eines Lichts definierter Lichtqualität;
- Zuführen des Lichts zu jedem der Drucksensoren über einen jeweiligen ersten Lichtleiter- weg;
Empfangen eines resultierenden Lichts von jedem der Drucksensoren über einen jeweiligen zweiten Lichtleiterweg; und
- Berechnen der Zustände auf der Grundlage einer Lichtqualität des resultierenden Lichts der jeweiligen Drucksensoren.
In dem beschriebenen Verfahren können die Zustände des Körpers wenigstens einen aufweisen von:
- einer Körperposition wie etwa Liegeposition, Sitzposition oder dergleichen;
- eines lokalen Aufliegedrucks;
- einer lokalen Eindringtiefe;
- einer Lage im Raum;
- einem Puls;
- einer Temperatur;
- einer Atmungsfrequenz und/oder -tiefe und/oder -qualität;
- einem Bewegungszustand.
Das Verfahren kann auch Erfassungsdaten anderer Sensoren verwenden, die wenigstens einen der folgenden umfassen:
- optische Sensoren;
- 3D-Scanner, insbesondere Laser-Scanner;
Kameras;
- Schallwandler, insbesondere Mikrofone;
- medizinische Überwachungssensoren bzw. -Systeme. Das Verfahren kann ferner wenigstens einen der Schritte aufweisen:
- 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, 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;
- Fernüberwachung des Körpers anhand der erfassten Zustände;
- Ansteuerung von Stellgliedern zur Veränderung einer Körperposition, einer Eindringtiefe oder eines Auflagedrucks des Körpers.
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.
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.
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.
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.
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;
Fign. 2A und 2B jeweils eine schematische Draufsicht eines Sensors gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung im unbelasteten bzw. belasteten Zustand;
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
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,
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. 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.
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.
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.
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun anhand der beigefügten Figuren ausführlich beschrieben werden.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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).
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.
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.
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.
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.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Federelemente 422 als Blattfedern ausgeführt; die Erfindung ist aber nicht auf diese Ausführung der Federelemente 422 beschränkt.
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.
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.
Das erste Druckkörperelement 100 und das erste Halteelement 101 bilden eine steife bauliche Einheit.
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.
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.
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:
1 . Zunächst werden der erste Lichtleiter 44-1 und der zweite Lichtleiter 44-2 in die entsprechenden Bohrungen eingesetzt.
2. Das zweite Halteelement 103 wird mit seiner Führungsbuchse 1 12 in den Führungsabschnitt 106 des ersten Druckkörperelementes 100 eingesetzt.
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.
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.
Dieser Drucksensor 42 kann somit sehr kostengünstig hergestellt werden.
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.
Zwischen der ersten Druckplatte 104 und der zweiten Druckplatte 109 kann auch alternativ oder zusätzlich ein Federelement, wie zum Beispiel eine Schraubenfeder, vorgesehen sein.
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.
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.
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.
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.
Im Sinne der vorliegenden Anmeldung soll eine Achse als eine gedachte geometrische Linie verstanden werden, soweit es nicht ausdrücklich anders beschrieben ist.
Liste der Bezugszeichen und Formelzeichen
2 Diagnosesystem
4 Bett (Liegestatt)
40 Matratze (Messmatratze)
42 Sensor (optischer Drucksensor)
422 Federelement
424 Träger
4242 Grundkörper (Teller)
4244 Nabe
4246 Axialbohrung
426-1 , 426-2 Lichtleiterhalter
4261 Grundkörper
4263 Zapfen
4265 Axialkanal
428 Verklebung
44 Lichtleiterpaar
44-1 ankommender (erster) Lichtleiter
44-2 abgehender (zweiter) Lichtleiter
46 Lichtleiter-Sammelstrang
461 Eingangs-Teilstrang
462 Ausgangs-Teilstrang
48 Mikrofon
6 Steuereinheit
60 Prozessoreinheit
62 Versorgungsspannung
64 Externe Schnittstellen
65 Lichtquelle
66 Lichterfassungseinheit
68 Datenspeicher (Datensätze)
8 Auswertungseinheit
80 Gehäuse
81 Prozessoreinheit
812 Visualisierungseinheit
814 Datenverwaltungseinheit
816 Datenspeichereinheit
818 Datentransfereinheit
82 Eingabeschnittstelle für Datensätze
83 Schnittstelle für externen Zugriff
84 Monitorschnittstelle
85 Schnittstelle für Interaktives System, bidirektional
86 Schnittstelle für externen Datenaustausch 10 erste Oberfläche 20 zweite Oberfläche
F Kraft
s Spaltabstand
100 erstes Druckkörperelement
101 erstes Halteelement
102 zweites Druckkörperelement
103 zweites Halteelement
104 erste Druckplatte
105 Abstandselement
106 Führungsabschnitt
107 Haltesteg
108 Haltezapfen
109 zweite Druckplatte
1 10 Abstandselement
1 1 1 Haltesteg
1 12 Führungsbuchse
1 13 Stirnwandung
Diese Liste ist integraler Bestandteil der Beschreibung.

Claims

Patentansprüche
Optischer Drucksensor (42), aufweisend:
- 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,
- 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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Messmatratze (40) zum Erfassen von Zuständen eines auf der Messmatratze (40) befindlichen Körpers, aufweisend:
eine Vielzahl von in der Messmatratze (40) ausgebildeten Hohlräumen, und
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.
12. Messmatratze (40) gemäß Anspruch 10 oder 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Messmatratze (40) Drucksensoren (42) mit unterschiedlichen Federhärten aufweist.
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.
Liegestatt (4) mit einer Messmatratze (40) gemäß einem der Ansprüche 10 bis 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:
Erzeugen eines Lichts definierter Lichtqualität;
Zuführen des Lichts zu jedem der Drucksensoren (42) über einen jeweiligen ersten Lichtleiterweg (44-1 );
Empfangen eines resultierenden Lichts von jedem der Drucksensoren (42) über einen jeweiligen zweiten Lichtleiterweg (44-2); und
Berechnen der Zustände auf der Grundlage einer Lichtqualität des resultierenden Lichts der jeweiligen Drucksensoren (42).
Verfahren gemäß Anspruch 15, wobei die Zustände des Körpers wenigstens einen aufweisen von:
einer Körperposition wie etwa Liegeposition Sitzposition oder dergleichen;
eines lokalen Aufliegedrucks;
einer lokalen Eindringtiefe;
einer Lage im Raum;
einem Puls;
einer Temperatur;
einer Atmungsfrequenz und/oder -tiefe und/oder -qualität;
einem Bewegungszustand.
Verfahren gemäß Anspruch 15 oder 16, weiter gekennzeichnet durch die Verwendung von Erfassungsdaten anderer Sensoren, die wenigstens einen der folgenden umfassen:
optische Sensoren;
3D-Scanner, insbesondere Laser-Scanner;
Kameras;
Schallwandler, insbesondere Mikrofone;
medizinische Überwachungssensoren bzw. -Systeme.
Verfahren gemäß eines der Ansprüche 15 bis 17, weiter aufweisend wenigstens einen der Schritte:
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;
Fernüberwachung des Körpers anhand der erfassten Zustände;
Ansteuerung von Stellgliedern zur Veränderung einer Körperposition, einer Eindringtiefe oder eines Auflagedrucks des Körpers.
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).
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.
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.
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.
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.
EP16805808.9A 2015-12-03 2016-12-02 Drucksensor, messmatratze, liegestatt, verfahren und diagnosesystem Withdrawn EP3384262A2 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ATA51040/2015A AT518046B1 (de) 2015-12-03 2015-12-03 Drucksensor, Messmatratze, Liegestatt, Verfahren und Diagnosesystem
DE102016111261.5A DE102016111261A1 (de) 2016-06-20 2016-06-20 Drucksensor, Messmatratze, Liegestatt, Verfahren und Diagnosesystem
PCT/EP2016/079589 WO2017093485A2 (de) 2015-12-03 2016-12-02 Drucksensor, messmatratze, liegestatt, verfahren und diagnosesystem

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP3384262A2 true EP3384262A2 (de) 2018-10-10

Family

ID=57482410

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP16805808.9A Withdrawn EP3384262A2 (de) 2015-12-03 2016-12-02 Drucksensor, messmatratze, liegestatt, verfahren und diagnosesystem

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP3384262A2 (de)
WO (1) WO2017093485A2 (de)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10838391B2 (en) 2017-10-04 2020-11-17 Hcl Technologies Limited System and method for swapping springs present in a product
CN111657894A (zh) * 2020-06-29 2020-09-15 深圳数联天下智能科技有限公司 健康检测装置
US11076764B1 (en) 2020-08-24 2021-08-03 Press-IR Inc. Pressure sensitive mat system with dynamically calibratable pressure sensors and method for non-obtrusive monitoring of vital signs and other health metrics

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4446760C2 (de) * 1994-12-24 1996-11-14 Sensor Instr Gmbh Vorrichtung zum Messen von Verformungen eines Gegenstandes
DE19523756A1 (de) * 1995-06-29 1997-01-02 Schlattl Werner Bavaria Tech Arbeitsmaschine und Sensor für eine Arbeitsmaschine
NL2001822C2 (en) * 2008-07-17 2010-01-19 2M Engineering Ltd Force sensor and corresponding force monitoring mattress.

Also Published As

Publication number Publication date
WO2017093485A3 (de) 2017-08-10
WO2017093485A2 (de) 2017-06-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69709714T2 (de) Vorrichtung zur nicht-invasiven bestimmung von glukose
DE102008046023B4 (de) Tomographieanlage und Verfahren zur Überwachung von Personen
EP0573765B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung der Änderung des Bewegungszustandes von Gegenständen oder Teilen des menschlichen Körpers
DE10011284B4 (de) Vorrichtung für eine In-vivo Messung der Konzentration eines Inhaltsstoffs einer Körperflüssigkeit
EP3569138B1 (de) Komponente, computerprogramm, system und kit zur augenglasbestimmung
DE102004063249A1 (de) Sensorsystem und Verfahren zur kapazitiven Messung elektromagnetischer Signale biologischen Ursprungs
EP3384262A2 (de) Drucksensor, messmatratze, liegestatt, verfahren und diagnosesystem
EP2543309A1 (de) Endoskopische Anordnung
DE102009003371A1 (de) Vorrichtungen und System zur faseroptischen Multiparameter-Patientengesundheits-Überwachung
DE102005048496A1 (de) Messmatte
EP2508841B1 (de) Verfahren und System zur optischen Kohärenztomographie
DE102013200926A1 (de) Ophthalmologische Vorrichtung, ihr Steuerverfahren und das Verfahren speicherndes Aufzeichnungsmedium
EP3213675A1 (de) Vorrichtung und system zur doppler optischen kohärenztomografie (otc) am humanen mittelohr
DE102012205189A1 (de) Ophthalmisches System
DE102004045495A1 (de) Verfahren und System zur Erzeugung von Abbildungen eines Organs
AT518046B1 (de) Drucksensor, Messmatratze, Liegestatt, Verfahren und Diagnosesystem
EP2508842B1 (de) Verfahren und System zur optischen Kohärenztomographie
DE102016111261A1 (de) Drucksensor, Messmatratze, Liegestatt, Verfahren und Diagnosesystem
DE202022106837U1 (de) Schlafdiagnoseanordnung
DE102009043535A1 (de) Medizinisches Untersuchungs- und Diagnosegerät, Drucksensor und Array von mindestens zwei Drucksensoren
EP2685885B1 (de) Stress- und burnoutanalyse- und diagnosegerät
EP3664683A1 (de) 3d-video-endoskop
EP3376170B1 (de) Sensorsystem zum überwachen von druckkraft- und feuchtigkeitsveränderungen auf eine textile unterlage und verfahren zur anwendung des sensorsystems
WO2021110531A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur kontaktfreien bestimmung von zeitlichen farb- und intensitätsveränderungen bei objekten
EP2384692B1 (de) Anordnung und Verfahren zur Interferometrie

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20180702

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: BA ME

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20220701