DE102006008505A1

DE102006008505A1 - Patientenlagerungstisch

Info

Publication number: DE102006008505A1
Application number: DE102006008505A
Authority: DE
Inventors: Berthold Baumann; Peter Bier; Franz Dirauf; Dieter Heinl
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2006-02-23
Filing date: 2006-02-23
Publication date: 2007-08-30
Also published as: US8683628B2; US20070200396A1

Abstract

Patientenlagerungstisch, umfassend eine Tischplatte, die manuell und über wenigstens einen Motor mit zugeordneter Steuerungseinrichtung bewegbar ist, wobei an der Tischplatte (2) wenigstens ein Sensor (7) zum Ermitteln der von einem Anwender auf die Tischplatte (2) ausgeübten Kraft zur Tischplattenbewegung vorgesehen ist, welcher Sensor (7) mit der Steuerungseinrichtung (4) des Motors kommuniziert, die den Motor in Abhängigkeit des Sensorsignals unter Berücksichtigung eines vorbestimmten Referenzkraftwerts derart steuert, dass der Referenzkraftwert während der Tischbewegung nicht überschritten wird.

Description

Die Erfindung betrifft einen Patientenlagerungstisch, umfassend eine Tischplatte, die manuell und über wenigstens einen Motor mit zugeordneter Steuerungseinrichtung bewegbar ist.

Solche Patientenlagerungstische sind bekannt und kommen beispielsweise in Verbindung mit Röntgeneinrichtungen, Computertomographen oder Magnetresonanzeinrichtungen zum Einsatz. Die Tischplatte ist relativ zum Tischsockel beweglich gelagert, um den auf der Tischplatte liegenden Patienten in gewünschter oder geforderter Weise relativ zur Röntgeneinrichtung oder dergleichen positionieren zu können. Hierzu kann die Tischplatte entweder manuell verschoben werden, wozu die Tischplatte üblicherweise schwimmend gelagert ist. Daneben besteht auch die Möglichkeit, die Tischplatte automatisch über einen Motor verschieben zu können, wozu zur Steuerung beispielsweise eine Art Joystick oder dergleichen vorgesehen ist, in Abhängigkeit von dessen Bewegung eine Steuerungs- oder Regeleinrichtung den Motor zur entsprechenden Plattenbewegung entsprechend steuert. Zum Wechsel zwischen einer motorischen und manuellen Plattenverschiebung ist eine manuell zu betätigende Kupplung vorgesehen, die die Tischplatte aus dem Antriebsstrang zum Motor entkoppelt. Diese Kupplung ist im Antriebsstrang hinter dem Getriebe angeordnet, damit vermieden wird, dass der Anwender während der manuellen Tischplattenverschiebung das gesamte Getriebe mitbewegen muss, was mit einem zusätzlich noch höheren Kraftaufwand verbunden ist, als er in üblichen Fällen ohnehin zu leisten ist.

Beim manuellen Verschieben erfolgt die Aufbringung und Einleitung der Verschiebekraft ausschließlich durch den Anwender selbst. Diese aufzubringende Verschiebekraft hängt zum einen wiederum davon ab, wie schwer der auf der Tischplatte liegende Patient ist, wobei zum Bewegen eines sehr schweren Patienten natürlich mehr Kraft aufzubringen ist als bei einem leichten Patienten. Um auch bei schweren Patienten dennoch eine handhabbare und auch für schwächere Personen vornehmbare Tischplattenverschiebung zu realisieren, sind die Lagereinheiten, über die die Tischplatte beweglich gelagert ist, sehr leichtgängig ausgeführt, was jedoch konstruktiv aufwändig und mit hohen Kosten verbunden ist. Wie beschrieben ist auch eine teure und aufwändig konzipierte Kupplung zum Abkoppeln der Tischplatte vorzusehen, nachdem diese dem Getriebe nachgeschaltet ist, also in einem Bereich angeordnet ist, wo bereits sehr hohe Drehmomente übertragen werden.

Darüber hinaus ist bei bekannten Tischen eine manuelle Verschiebung üblicherweise auch nur bei horizontaler Plattenlage möglich. Häufig jedoch muss die Tischplatte verkippt/gekantet werden, um den Patienten bestmöglich relativ zur bildgebenden Einrichtung auszurichten. In solchen Fällen ist eine manuelle Plattenverschiebung nicht möglich, da die aufzubringende Verschiebekraft, die beispielsweise zum Anheben der gekippten/gekanteten Tischplatte samt aufgenommenem Patienten aufzubringen wäre, sehr groß ist und mithin in der Regel nicht geleistet werden kann. Hier bietet sich lediglich die automatische, motorische Plattenverschiebung an, die jedoch mitunter zeitaufwändiger und umständlicher ist.

Der Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, einen Patientenlagerungstisch zu realisieren, der ein einfaches manuelles und kraftminimiertes Verschieben der Tischplatte zulässt.

Zur Lösung dieses Problems ist bei einem Patientenlagerungstisch der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass an der Tischplatte wenigstens ein Sensor zum Ermitteln der von einem Anwender auf die Tischplatte ausgeübten Kraft zur Tischplattenbewegung vorgesehen, welcher Kraftsensor mit der Steuerungseinrichtung des Motors kommuniziert, die den Motor in Abhängigkeit des Sensorsignals unter Berücksichtigung eines vom „Host-Modul" entsprechend der Patientenlagerung vorbestimmten Referenzkraftwerts derart steuert, dass der Referenzkraftwert während der Tischbewegung nicht überschritten wird.

Bei dem erfindungsgemäßen Patientenlagerungstisch ist unmittelbar an oder in der Tischplatte integriert ein Sensor vorgesehen, der direkt die vom Anwender zur Bewegung der Tischplatte ausgeübte manuelle Kraft, die dieser zum Verschieben der Tischplatte einbringt, misst. Der Sensor kommuniziert mit einem Regler, der kontinuierlich das Sensorsignal empfängt und zur Motorsteuerung überträgt. In diesem ist ein Referenzkraftwert abgelegt, der quasi als Vergleichswert oder Maßstab für den Ist-Kraftwert, wie ihn der Sensor misst, dient. So lange der Ist-Kraftwert, wie vom Sensor gemessen, noch unterhalb des Referenzkraftwerts liegt, unterstützt der Motor die Verschiebebewegung noch nicht oder nur geringfügig. Erst wenn der Referenzkraftwert erreicht wird, steuert die Steuerungseinrichtung den Motor entsprechend an, der dann unterstützend zur taktilen Krafteinwirkung des Anwenders arbeitet, mithin also kraftmäßig in die gleiche Richtung arbeitet wie der Anwender die Tischplatte bewegen möchte. Aus oder anhand der gemessenen Ist-Kraft und dem vorgegebenen Referenzkraftwert werden folglich die auf die Ist-Situation bezogenen Steuerparameter für den Motor abgeleitet oder bestimmt, d.h., die gemessene Kraft und der Referenzkraftwert sind die Basis für die Sollwertvorgabe an die Motorsteuerung. Infolge der kontinuierlichen Kraftmessung wird dabei der Motor derart gesteuert, dass der Referenzkraftwert nicht überschritten wird, das heißt, dass mit zunehmender Krafteinleitung seitens des Anwenders zur Tischplattenbewegung bzw. Tischplattenbeschleunigung die vom Motor geleistete, auf die Tischplatte übertragene Antriebskraft immer größer wird, so dass die vom Anwender zu leistende Kraft maximal dem Referenzkraftwert entspricht und er folglich nicht mehr Kraft einleiten muss als über diesen Referenzkraftwert definiert. Es ist also eine Art Regelkreis vorgesehen, in dem die Motorsteuerung den Motor in Abhängigkeit der gemessenen Ist-Kraft steuert. Sobald eine minimale Erhöhung der gemessenen Ist-Kraft über den Referenzkraftwert registriert wird, wird sofort der Motor ent sprechend nachgeführt, um den gemessenen Kraftzuwachs unmittelbar wieder abzubauen, so dass mithin der Anwender kontinuierlich während der Verschiebebewegung maximal die Referenzkraft aufbringen muss, wobei diese Nachführung bzw. Regelung innerhalb weniger 100 Mikrosekunden erfolgt.

Dieser Referenzkraftwert ist so ausgelegt, dass dem Anwender quasi virtuell eine bestimmte Tischmasse und Tischreibung simuliert wird. Er muss also eine bestimmte Referenzkraft für die Plattenbewegung aufbringen, die in ihrer Größe an die Verhältnisse erinnert, wie sie der Anwender von der manuellen schwimmenden Tischplattenverschiebung mit geringer Last, wie sie bisher ohne motorische Unterstützung bekannt ist, erinnert.

Diese erfindungsgemäße motorische Unterstützung zur Begrenzung der aufzubringenden Referenzkraft lässt also ein einfaches Verschieben der Tischplatte unabhängig von der aufgenommenen Patientenlast zu. Damit ist es darüber hinaus aber auch möglich, die Tischplatte manuell auch bei gekippter Plattenposition in beliebiger Richtung bewegen zu können, nachdem auch hier der Referenzkraftwert als maximale aufzuwendende Kraftobergrenze gilt und der Motor entsprechend unterstützt. Dabei stellt der Referenzkraftwert keinen echten Vergleichswert für den Ist-Kraftwert dar, vielmehr erfolgt anhand des Referenzkraftwerts eine Bestimmung eines oder mehrere Steuerungsparameter derart, dass die resultierende Motorunterstützung den Kraftanteil liefert, der bezogen auf die aus der Ist-Kraftmessung abgeleitete gewünschte Tischbewegung erforderlich ist, damit der Anwender tatsächlich nur mit maximal der begrenzten Referenzkraft schieben muss. Hierauf wird nachfolgend noch näher eingegangen.

Die Kraftmessung erfolgt erfindungsgemäß unmittelbar an der Tischplatte selbst, nachdem wie beschrieben der Sensor direkt an oder in der Tischplatte angeordnet ist. Bevorzugt befindet sich der wenigstens eine Sensor an oder in einem vom Anwender zum Bewegen der Tischplatte zu greifenden Handhabungsab schnitt, wobei natürlich auch mehrere Sensoren pro Handhabungsabschnitt, der beispielsweise als knaufartiger Handgriff oder nach Art einer sich längs der Tischplatte zumindest abschnittsweise erstreckenden Reling ausgebildet ist, vorgesehen sein können. Diese Sensoren bieten zum einen eine Redundanz hinsichtlich der Krafterfassung, so dass ein Abgleich seitens der Steuerungseinrichtung erfolgen kann bzw. bei Ausfall eines Kraftsensors stets das Signal eines anderen zur Verfügung steht. Darüber hinaus ist bei Verwendung einer Reling auf diese Weise sichergestellt, dass eine Kraftmessung auch immer in unmittelbarer Nähe zum Ort der taktilen Krafteinleitung möglich ist, wenn längs der Reling mehrere Sensoren verteilt angeordnet sind. Unabhängig davon, wo nun konkret der eine oder die mehreren Kraftsensoren angeordnet sind, sind diese stets derart positioniert bzw. ausgelegt, dass unmittelbar die vom Anwender auf die Tischplatte ausgeübte Kraft als Regelgröße für die Motorsteuerung gemessen wird.

In Weiterbildung der Erfindung kann der wenigstens eine Sensor ein mehrachsiger, insbesondere bis zu 6-achsiger Kraftsensor z.B. in Form eines oder mehrere Dehnungsmessstreifen sein. Dieser Sensor bietet die Möglichkeit, die Richtung der eingeleiteten Kraft und aus dieser die Richtung der gewünschten Plattenbewegung bestimmen zu können. Nachdem üblicherweise mehrere Motoren vorgesehen sind, die die Tischplatte in unterschiedliche, üblicherweise orthogonal zueinander stehende Richtungen verschieben, kann anhand dieser Richtungsinformation über die eingeleitete Kraft die Steuerungseinrichtung die Motoren derart steuern, dass diese die unterstützende Motorkraft auch genau in der Richtung an die Tischplatte anlegen, die der manuellen Kraftrichtung entspricht, so dass eine optimierte Kraftunterstützung möglich ist.

Alternativ zur Verwendung eines reinen mehrachsigen, insbesondere bis zu 6-achsigen Kraftsensors kann nach einer weiteren Erfindungsalternative der Sensor sowohl zum Ermitteln der Kraft als auch eines manuell ausgeübten Drehmoments auf die um eine oder mehrere Achsen kippbare Tischplatte ausgebildet sein, wobei die Steuerungseinrichtung den Motor unter Berücksichtigung eines vorbestimmten Referenzdrehmomentwerts derart steuert, dass der Referenzdrehmomentwert nicht überschritten wird. Diese Erfindungsausgestaltung trägt dem Umstand Rechnung, dass manche Tischplatten wie beschrieben auch um die Längs- oder Querachse kippbar sind. Auch hier ist natürlich abhängig von dem Gewicht des Patienten ohne motorische Unterstützung stets ein unterschiedlicher Kraftaufwand vonnöten, um das zum Kippen nötige Dreh- oder Kippmoment zur Verfügung zu stellen. Auch hier schafft der erfindungsgemäße Patientenlagerungstisch Abhilfe, indem der eine oder die mehreren Sensoren nicht nur zur Kraftermittlung, sondern auch eines auf die Tischplatte ausgeübten Dreh- oder Kippmoments in der jeweiligen Dreh- oder Schwenkachse ausgebildet ist. Auch hier wird vorab ein Referenzdrehmomentwert als Referenz- oder Grenzwert definiert und steuerungseinrichtungsseitig abgelegt. Ergibt nun die Sensormessung, dass auf die Tischplatte ein Drehmoment ausgeübt wird bzw. in der Drehachse wirkt, das letztlich dem Referenzdrehmomentwert entspricht bzw. knapp darüber liegt, erfolgt umgehend eine motorische Unterstützung derart, dass das übersteigende Ist-Drehmoment über den Motor abgefangen und von diesem zur Verfügung gestellt wird, mithin also die vom Anwender zum Kippen aufzuwendende Kraft auch hier auf einen Referenzkraftwert, begrenzt wird. Für den Anwender bedeutet dies nun, dass er auch zum Verkippen der Tischplatte nicht mehr Kraft als die definierte Referenzkraft aufbringen muss, unabhängig davon, wie leicht oder schwer der Patient tatsächlich ist.

An dieser Stelle ist darauf hinzuweisen, dass selbstverständlich je nachdem, ob eine reine axiale Plattenverschiebung oder eine Plattenverkippung unterstützt werden soll, unterschiedliche Motoren zum Einsatz kommen. Diesen Motoren sind unterschiedliche Aufgaben bzw. unterschiedliche Bewegungsrichtungen zugeordnet, wobei die Steuerungseinrichtung je nach Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Patientenlagerungstischs die Motoren in Abhängigkeit der erfassten Kraft- oder Momentenrichtung entsprechend ansteuert, um eine optimierte motorische Unterstützung unter Berücksichtigung der definierten Referenzkraft- oder Referenzdrehmomentwerte zu ermöglichen.

Der vorab beschriebene Sensor zur Ermittlung der Kraft als auch des Drehmoments ist bevorzugt ein mehrachsiger, insbesondere 6-achsiger Kraft-Momenten-Sensor ausgeführt, der die Ermittlung der aufgebrachten Kraftrichtung ermöglicht, in Abhängigkeit welcher Richtung die Steuerungseinrichtung die verschiedenen Motoren entsprechend steuert, um die durch die Ansteuerung der verschiedenen Motoren resultierende unterstützende Kraft entsprechend auszurichten.

In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Steuerungseinrichtung zugleich zur Ermittlung einer möglichen Kollision der Tischplatte mit einem Drittgegenstand ausgebildet ist, oder dass ihr eine Kollisionserfassungseinrichtung zugeordnet ist, wobei die Steuerungseinrichtung den wenigstens einen Motor zusätzlich in Abhängigkeit des Kollisionsermittlungsergebnisses steuert. Dieser Erfindungsausgestaltung liegt die Überlegung zugrunde, dass eine motorische Kraftunterstützung nicht nur zur reinen Bewegungsunterstützung dienen kann, sondern auch zu Kollisionsvermeidungszwecken genutzt werden kann. Die Steuerungseinrichtung kommuniziert hierzu z.B. mit verschiedenen virtuellen 3D-Bewegungsmodellen, Positions- oder Näherungssensoren, die erfassen, ob sich die Tischplatte bei weiterer Bewegung mit der gegebenen Geschwindigkeit in der gegebenen Bewegungsrichtung einem Drittgegenstand unzulässig weit nähert, so dass es bei Fortsetzung der Bewegung zu einer späteren möglichen Kollision kommen kann. Denkbar ist dies beispielsweise bei einer Plattenverschiebung relativ zu einem C-Bogen-Röntgengerät, wo stets die Gefahr gegeben ist, dass die Platte gegen den C-Bogen oder beispielsweise gegen den Festkörperstrahlungsdetektor oder dergleichen läuft. Die Steuerungseinrichtung überprüft nun kontinuierlich anhand der gegebenen Sensorsignale unter Berücksichtigung der erfassten Plattenbewegung, die ihr aufgrund der eingeleiteten Ist-Kraft des Anwenders sowie den entsprechenden Steuerungs- oder Regelungsparametern der einzelnen unterstützend arbeitenden Motoren bekannt ist, wie die Kollisionssituation ist. Ergibt sich, dass eine Kollision möglich ist, so wird die Steuerungseinrichtung den oder die Motoren derart ansteuern, dass sie die Plattenbewegung langsam herunterbremsen und die Tischplatte in eine maximal zulässige Endposition bewegen, aus der heraus sie nicht weiter in die Kollisionsrichtung bewegt werden kann, die Bewegung wird also motorisch gesperrt. Nachdem hierbei der Fall eintreten kann, dass der Anwender bei Einsetzen der Bremse weiter versucht, durch stärkeres Drücken die Tischplatte vorwärts zu bewegen, kann hier der Ist-Kraftwert den Referenzkraftwert übersteigen. Hier ist jedoch das Kollisionsermittlungsergebnis priorisiert, das heißt, das Überschreiten des Referenzkraftwerts bleibt hier unbeachtet, die Regelung der Motoren erfolgt ausschließlich unter Berücksichtigung des Kollisionserfassungsergebnisses sowie der gegebenen Bewegungsparameter der Tischplatte. Zum weiteren Bewegen der Tischplatte aus der gesperrten Position heraus muss der Anwender beispielsweise erst ein Freischaltsignal geben, beispielsweise durch Betätigen eines Knopfes oder einer Taste, so dass die Motorsperre wieder aufgehoben wird.

Eine weitere Erfindungsausgestaltung sieht vor, verschiedenen ausgezeichneten Bewegungsrichtungen der Tischplatte verschiedene Referenzkraft- oder Referenzdrehmomentenwerte zuzuordnen. Dies bietet die Möglichkeit, die aufzubringende Maximalkraft in Abhängigkeit der Bewegungsrichtung variieren zu können und sich so den realen Gegebenheiten besser anpassen zu können. Ist beispielsweise die Tischplatte um die Querachse verkippt, so kann ein Verschieben der Tischplatte von unten nach oben entlang der Plattenlängsachse mit einem höheren Kraftaufwand verbunden sein, als ein Bewegen der Platte von oben nach unten. Dies entspricht zwangsläufig dem realen Empfinden des Anwenders, der weiß, dass er zum Anheben der Tischplatte deutlich mehr Kraft aufwenden muss, als wenn er diese von oben nach unten drückt.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus dem im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
1 eine Perspektivdarstellung in Form einer Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen Patientenlagerungstisches,
2 eine Prinzipdarstellung der wesentlichen Komponenten der Steuerungseinrichtung nebst dem Kraftsensor zur Erläuterung der Regelungsvorgänge, und
3 und 4 zwei Diagramme zur Darstellung der Weg- und Kraftverläufe für einen Patientenlagerungstisch ohne und mit erfindungsgemäßer motorischer Unterstützung.
1 zeigt einen erfindungsgemäßen Patientenlagerungstisch 1 umfassend eine Tischplatte 2, die im gezeigten Ausführungsbeispiel in Längsrichtung x und in Querrichtung y relativ zum Sockel 3 verschiebbar ist. Daneben besteht auch optional bei manchen Patientenlagerungstischen die Möglichkeit, die Tischplatte 2 um eine der in x- bzw. y-Richtung liegenden Tischachsen zu verkippen, wie durch die gestrichelten Pfeile, die mit x' und y' markiert sind, dargestellt ist.
Vorgesehen ist ferner eine Steuerungseinrichtung 4, die zum Ansteuern mehrerer hier nicht näher gezeigter Motoren dient, über welche Motoren die Tischplatte 2 neben der manuellen Plattenverschiebemöglichkeit automatisch verschiebbar ist. Der grundsätzliche Aufbau eines solchen Patientenlagerungstisches, der sowohl manuell als auch motorisch verschiebbar ist, ist hinlänglich bekannt und bedarf keiner detaillierten Beschreibung.
Der erfindungsgemäße Patientenlagerungstisch 1 weist ferner einen Handhabungsabschnitt 5 auf, der unmittelbar an der Tischplatte, die im gezeigten Beispiel einen Rahmen 6 umfasst, angeordnet ist, und an dem der Anwender angreift, wenn er die Tischplatte manuell verschieben möchte. Der Handhabungsabschnitt 5 ist also unmittelbar und direkt mit der Tischplatte 2 bewegungsgekoppelt, eine auf den Handhabungsabschnitt 5 ausgeübte Kraft wird unmittelbar in die Tischplatte 2 eingeleitet. Der Handhabungsabschnitt 2, der hier als nach oben abstehender, gegebenenfalls am Rahmen 6 lösbar und versetzbar anbringbarer Griff ausgeführt ist, ist mit einem Kraftsensor 7 versehen, bei dem es sich beispielsweise um einen 3-achsigen Sensor handelt. Der Sensor umfasst einen oder mehrere Dehnungsmessstreifen, über die erfasst werden kann, welche Kraft der Anwender auf den Handhabungsabschnitt 5 und über diesen unmittelbar auf die Tischplatte 2 ausübt. Der Sensor 7 ist mit der Steuerungseinrichtung 4 verbunden, die kontinuierlich das Sensorsignal empfängt, das heißt, seitens der Steuerungseinrichtung 4 liegt kontinuierlich die Ist-Kraft, die der Anwender aufbringt, vor.
Die Art und Weise, wie nun die Steuerungseinrichtung 4 in Abhängigkeit der erfassten Ist-Kraft die Tischplattenmotoren ansteuert, ist näher in 2 dargestellt.
Gezeigt ist der Kraftsensor 7, der kontinuierlich die Ist-Kraft F_Ist ermittelt bzw. ein entsprechendes, diese Ist-Kraft codierendes Sensorsignal an die Steuerungseinrichtung 4 ausgibt. Die Steuerungseinrichtung 4 umfasst im gezeigten Beispiel ein Host-Modul 8, in dem zentrale Arbeits- oder Betriebsparameter abgelegt werden können, die der Steuerung der Tischplattenbewegung dienen. Diese können über ein entsprechendes, hier nicht näher gezeigtes Eingabemittel eingegeben werden bzw. können von der Steuerungseinrichtung 4 über eine mit dem Host-Modul 8 gekoppelte Sensorik beispielsweise in Form von Kollisionsinformationen und dergleichen erfasst werden. An dieser Stelle ist darauf hinzuweisen, dass das Host-Modul 8 auch extern zur in sich geschlossenen Steuerungsein richtung 4 vorliegen kann, gleichwohl handelt es sich um ein Teil der Tischplattensteuerung.
In dem Host-Modul 8 ist nun zumindest ein Referenzkraftwert F_Ref abgelegt. Dieser Referenzkraftwert definiert die maximale, vom Anwender zur manuellen Tischplattenverschiebung höchstens aufzubringende Kraft, die während der Verschiebebewegung nicht überschritten werden soll, was über eine entsprechende Ansteuerung der Verschiebemotoren erreicht wird.
Die Steuerungseinrichtung 4 umfasst weiterhin einen Regler 9, dem die über den Sensor 7 ermittelte Ist-Kraft F_Ist wie auch der Referenzkraftwert F_Ref gegeben wird. Der Regler 9 leitet nun aus der Ist-Kraft F_Ist einen Geschwindigkeitssollwert n_soll ab. Dieser Geschwindigkeitssollwert gibt die Geschwindigkeit der Tischplatte an, die bei Anliegen der Ist-Kraft, wie sie der Anwender einleitet, erreicht werden soll.
Aus dieser abgeleiteten Sollgeschwindigkeit wird nun seitens des Reglers 9 ein Motormoment als Sollwert abgeleitet, das in 2 M_Grenz angegeben ist. Dieses Motormoment M_Grenz gibt an, welches Moment der oder die Antriebsmotoren zur Verfügung stellen müssen, um die aus der Ist-Kraft abgeleitete Sollgeschwindigkeit zu erreichen. Die Ermittlung des Motormoments M_Grenz erfolgt im gezeigten Ausführungsbeispiel bezüglich zweier hier vorhandener Motoren M1 und M2, die für die x- und y-Verschieberichtung vorgesehen sind. Der Regler 9 ermittelt aus dem Signal des Sensors 7 auch die Richtung der eingeleiteten Kraft als Resultierende aus separaten x- und y-Richtungsinformationen, so dass auch zu den separaten Motoren M1 und M2 die entsprechenden Momente ermittelt werden können, und sich im entsprechenden zugeordneten Antrieb ein resultierendes Moment in Richtung der vom Anwender ausgeübten Kraft ergibt.
Die Ermittlung des Motormoments M_Grenz erfolgt darüber hinaus unter Berücksichtigung des Referenzkraftwerts. Ist der Ist-Kraftwert F_Ist kleiner als der Referenzkraftwert F_Ref, so ist der vom Anwender getriebene Kraftaufwand unterhalb der maximalen Obergrenze, eine unterstützende Regelung über die Motorik zum Abbau einer den Grenzwert F_Ref überschreitenden Kraftanteils ist nicht erforderlich. Ergibt sich jedoch, dass die Ist-Kraft F_Ist im Falle der Beschleunigung gleich der Referenzkraftwert F_Ref ist oder größer ist, wird entsprechend ein höheres Motormoment benötigt, weshalb das im Regler 9 aus der Sollgeschwindigkeit und dem Verhältnis F_Ist zu F_Ref abgeleitete Motormoment M_Grenz entsprechend erhöht wird, so dass sichergestellt ist, dass der Anwender höchstenfalls mit einer dem Referenzkraftwert entsprechenden Kraft arbeitet.
In die Ermittlung des Motormoments geht neben den oben beschriebenen Parametern bzw. den Randbedingungen auch eine seitens des Host-Moduls 8 gegebene Information über seitens der Tischplattenlagerung gegebene Reibungskräfte bzw. etwaige Hangabtriebskräfte, die auf die Tischplatte wirken, wenn diese während der Verschiebebewegung um die eine oder andere Achse gekippt ist, ein. Ist die Tischplatte beispielsweise um die y-Achse verkippt, und soll sie nach oben, also entgegen die Hangabtriebskraft geschoben werden, so ist ein größerer Kraftaufwand zum Verschieben erforderlich, als bei einer umgekehrten Bewegung. Infolgedessen muss zwangsläufig der Motor ein deutlich größeres Moment zur Verfügung stellen. In diesem Fall wird dann das Motormoment M_Grenz neben der Berücksichtigung des vorbestimmten Referenzkraftwerts F_Ref auch unter Berücksichtigung einer Information zur gegebenen Hangabtriebskraft, die aus der Plattenstellung resultiert bzw. abgeleitet wird, erzeugt. Auch etwaige Reibungskräfte aus der Plattenlagerung spielen eine Rolle. Je größer die Reibungskräfte sind, desto mehr Kraft ist letztlich aufzuwenden, um die Tischplatte zu bewegen bzw. die gewünschte Sollgeschwindigkeit zu erreichen bzw. beizubehalten, was sich wiederum in der Ermittlung des zu leistenden Motormoments M_Grenz niederschlägt. Darüber hinaus wird seitens des Reglers 9 eine vom Host-Modul 8 gegebene Information über eine maximale zulässige Plattengeschwindigkeit berücksichtigt, die bei der Ermittlung der Sollgeschwindigkeit eine Rolle spielt, denn die Sollgeschwin digkeit kann maximal dem hinterlegten Wert der Maximalgeschwindigkeit entsprechen, was indirekt wieder auf die Erzeugung des Motormoments M_Grenz durchgreift.
Die beiden Sollwerte der Sollgeschwindigkeit n_Soll und des Motormoments M_Grenz, das auch als situationsbezogenes maximales Grenz-Motormoment bezeichnet werden kann, werden anschließend einem Antriebsregler 10 gegeben. Diesem Antriebsregler 10 wird ferner die Ist-Geschwindigkeit n_Ist der Tischplatte 2 gegeben. Die Ist-Geschwindigkeit n_ist und die Sollgeschwindigkeit n_Soll werden in einem Drehzahlregler (PI-Regler) 11 verarbeitet und anhand der Abweichung der Ist-Geschwindigkeit von der Sollgeschwindigkeit seitens des Drehzahlreglers 11 ein Soll-Motormoment M_Soll ermittelt. Wie 1 als Alternative zeigt, könnte statt einer über ein motorseitiges Gebersystem erfolgende Messung von n_Ist auch eine rechnerische Ermittlung von n_Ist anhand der an die Motorsteuerung gegebenen Sollwerte erfolgen, wie in 1 mit „n_Ist (gerechnet)" dargestellt. Hier würden dann die Werte n_Soll und n_Ist (gerechnet)" im PI-Regler 11 verarbeitet werden.
Dieses Soll-Motormoment M_Soll wird anschließend einem Momentenbegrenzer 12 gegeben. Dieser erhält darüber hinaus das Motormoment (oder maximales Grenz-Motormoment) M_Grenz. Der Momentenbegrenzer 12 nimmt nun zwei Vergleiche vor. Zum einen ermittelt er, ob das vom Drehzahlregler 11 gegebene Soll-Motormoment M_Soll kleiner oder maximal gleich dem Motormoment M_Grenz ist. Ist dies der Fall, so wird als resultierendes Soll-Motormoment M_Soll, das ermittelte Soll-Motormoment M_Soll ausgegeben und an eine Einrichtung 13 gegeben, die der Ermittlung der verschiedenen Sollwerte für die Motorspannung (U_Soll), die Motorfrequenz (f_Soll) sowie den Motorstrom (I_Soll) dient, welche Parameter dann der Ansteuerung der beiden Motoren M1 und M2 dienen. Das resultierende Soll-Motormoment M_Soll, bildet also das Moment ab, das zusätzlich aufzubringen ist, um in Abhängigkeit von der gegebenen Ist-Kraft unter Berücksichtigung der oben beschriebenen Randbedingungen die Tischplattenbewegung motorisch zu unterstützen und sicherzu stellen, dass der Referenzkraftwert unterschritten bzw. maximal beibehalten wird.
Für den Fall, dass das Soll-Motormoment M_Soll größer als das Motormoment M_Grenz ist, ist das Ausgangssignal des Momentenbegrenzers 12 auf das Motormoment M_Grenz, das dann M_Soll, entspricht, begrenzt. Dies bedeutet, dass der Motor, dessen Moment in diesem Fall über M_Grenz begrenzt ist, für sehr kurze Zeit das tatsächlich benötigte Antriebsmoment nicht zur Verfügung stellen kann, mithin also der Anwender für eine sehr kurze Zeit mit einer Kraft angreift, die größer als F_Ref ist. Der Motor kommt also der Sollgeschwindigkeit für einen kurzen Moment nicht nach, holt dies jedoch wieder auf. Das heißt, die unterstützende Plattenbeschleunigung über den Motor gleicht diese Differenz aus, so dass die Zeitspanne, innerhalb welcher der Anwender stärker drücken muss, als über F_Ref vorgegeben, extrem kurz ist.
Unter Berücksichtigung des Motormoments M_Grenz wird also seitens des Antriebsreglers 10 der jeweilige Motor nur soweit bestromt, dass eine gleichförmige Bewegung entsprechend der über den Kraftsensor 7 gemessenen Ist-Kraft erfolgt und auch eine indirekte „taktile Rückmeldung" an den Bediener gegeben ist, derart, dass bei höherem Kraftaufwand auch eine schnellere Tischplattenbewegung seitens des Anwenders haptisch erfahrbar ist. Dies jedoch stets unter Berücksichtigung der gegebenen Referenzkraft F_Ref.
Die Ermittlung der Ist-Kraft F_Ist wie auch der entsprechenden Ansteuerparameter für den oder die Motoren erfolgt kontinuierlich, so dass eine absolut exakte situationsbezogene Motorregelung unter Berücksichtigung der Ist- und Referenzkraftwerte möglich ist.
Die Steuerungseinrichtung 4 ist des Weiteren zur Berücksichtigung einer etwaigen Kollision der Tischplatte mit Drittgegenständen ausgebildet. Hierzu ist beispielsweise das Host-Modul 8 mit entsprechenden virtuellen 3D-Bewegungsmodellen und/oder Kollisionssensoren gekoppelt, die die Erfassung einer möglichen Annäherung der Tischplatte, deren Position kontinuierlich seitens der Steuerungseinrichtung 4 erfasst wird bzw. aus den entsprechenden Antriebsparametern abgeleitet werden kann, ermöglicht. Ergibt sich nun eine unzulässige Annäherung, so wird dies dem Regler 9 mitgeteilt, der dann die entsprechenden Werte der Sollgeschwindigkeit n_Soll und des Grenz-Motormoments M_Grenz entsprechend ermittelt, und zwar abweichend von der tatsächlich erfassten Ist-Kraft. Die Regelung der Motoren erfolgt in einem solchen Fall derart, dass eine kontinuierliche Verzögerung der Tischplattenbewegung erfolgt, mithin also über die Motoren sofern erforderlich bis in den Stillstand gebremst wird, um eine Kollision zu vermeiden. Hierbei bliebe auch unberücksichtigt, wenn der Anwender, der den möglichen Kollisionsfall vielleicht nicht bemerkt, zur weiteren Beschleunigung eine deutlich höhere Kraft, die oberhalb von F_Ref liegt, aufwendet.
Die 3 und 4 zeigen zwei Diagramme, in denen der Verschiebeweg der Tischplatte bei horizontaler Verschiebung in x-Richtung und die hierzu aufzubringende Kraft dargestellt ist, wobei 3 den Zustand ohne erfindungsgemäße motorische Unterstützung und 4 die Verläufe mit motorischer Unterstützung zeigen. Die Diagramme geben die Situation bei einer aufgenommenen Last von 300 kg auf der Tischplatte an. Längs der Abszisse ist die Zeit s und längs den beiden Ordinaten der Weg in mm bzw. die Kraft in N aufgetragen.
In den Figuren ist die jeweilige Kurve des Weges mit W, die der aufzuwendenden Ist-Kraft mit K angegeben. 3 zeigt, dass der Anwender die mit 300 kg belastete Tischplatte mit hohem Kraftaufwand und einer Kraftspitze von etwas über 100 N zu Beginn der Plattenbewegung, wenn also die Tischplatte erst beschleunigt werden muss, anschiebt, wonach die Kraftkurve wieder abfällt. Die Kurve K beschreibt ein Minimum mit einem negativen Kraftaufwand, hier wird also die Tischplatte aktiv gebremst, wonach mit geringem Kraftaufwand die Tischplatte, die während der Bewegung eine aktive Reibungsbremsung über die Plattenlagerung erfährt, in die Endposition geschoben wird.
Völlig anders dagegen der Kraftverlauf gemäß 4 mit der erfindungsgemäßen motorischen Unterstützung. Ersichtlich kann hier die Tischplatte mit minimalem Kraftaufwand bewegt werden. Die Kraftkurve K, der im gezeigten Beispiel angenommenermaßen eine Maximalkraft von 17 N zugeordnet ist, erreicht diesen Wert nur zu Beginn der Beschleunigungsphase, wonach unmittelbar die motorische Unterstützung einsetzt und die Kurve K annähernd konstant verläuft, bis zu dem Moment, wo aktiv verzögert wird und die Kraftkurve K negative Werte annimmt, und anschließend ausläuft.
Wie bezüglich 2 beschrieben, ist im gezeigten Ausführungsbeispiel nur ein einziger Referenzkraftwert zugeordnet. Denkbar wäre es aber auch, verschiedene Referenzkraftwerte vorzusehen und diesen unterschiedliche Tischplattenstellungen zuzuordnen. Ist beispielsweise die Tischplatte um die y-Achse verkippt und soll die Tischplatte von unten nach oben geschoben werden, so ist dies für den Anwender rein logisch mit einem höheren Kraftaufwand verbunden. Um ihm dies realitätsnah abzubilden, könnte hier ein höherer Referenzkraftwert zugeordnet werden, das heißt, der Anwender muss mehr Eigenleistung bringen, bis er die volle motorische Unterstützung erfährt, verglichen mit einer horizontalen Plattenverschiebung.
Abschließend ist noch zu bemerken, dass in dem Ausführungsbeispiel eine horizontale Tischplattenverschiebung beschrieben wurde. Gleichwohl wäre ein gleichartig ausgeführtes System auch in Verbindung mit einer Kipp-, Kant-, Hub-, Quer- und/oder Rotationsbewegung der Tischplatte denkbar. In diesem Fal würde die Antriebsregelung derart ausgestaltet sein, dass über einen Sensor das aufgebrachte Dreh- oder Kippmoment, das vom Anwender über seine eingeleitete Kraft auf die Tischplatte ausgeübt wird, erfasst wird und über eine entsprechende Signalverarbeitung auch hier das unterstützende Motormoment, das die Kippbewegung unterstützt, ermittelt wird. Auch hier erfolgt die Ermittlung derart, dass ein Referenzkraftwert bzw. ein Referenzdrehmomentwert, der den Referenzkraftwert abbildet, nicht überschritten werden soll, so dass auch im Falle einer Tischplattenverkippung mit aufgenommenem Patienten der Anwender maximal einen vorab definierten Kraftaufwand leisten muss.

Claims

Patientenlagerungstisch, umfassend eine Tischplatte, die manuell und über wenigstens einen Motor mit zugeordneter Steuerungseinrichtung bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass an der Tischplatte (2) wenigstens ein Sensor (7) zum Ermitteln der von einem Anwender auf die tischplatte (2) ausgeübten Kraft zur Tischplattenbewegung vorgesehen ist, welcher Sensor (7) mit der Steuerungseinrichtung (4) des Motors kommuniziert, die den Motor in Abhängigkeit des Sensorsignals unter Berücksichtigung eines vorbestimmten Referenzkraftwerts derart steuert, dass der Referenzkraftwert während der Tischbewegung nicht überschritten wird.
Patientenlagerungstisch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Sensor (7) ein mehrachsiger, insbesondere ein bis zu 6-achsiger Kraftsensor ist.
Patientenlagerungstisch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor sowohl zum Ermitteln der Kraft als auch eines manuell ausgeübten Drehmoments auf die um eine oder mehrere Achsen kippbare Tischplatte (2) ausgebildet ist, wobei die Steuerungseinrichtung (4) den Motor unter Berücksichtigung eines vorbestimmten Referenzdrehmomentwerts derart steuert, dass der Referenzdrehmomentwert nicht überschritten wird.
Patientenlagerungstisch nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (7) ein mehrachsiger, insbesondere ein 6-achsiger Kraft-Momenten-Sensor, ist.
Patientenlagerungstisch nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (4) zugleich zur Ermittlung einer möglichen Kollision der Tischplatte (2) mit einem Drittgegenstand ausgebildet ist, oder dass ihr eine Einrichtung zur Kollisionsermittlung der Tischplatte mit einem Drittgegenstand zugeordnet ist, wobei die Steuerungseinrichtung (4) den Motor zusätzlich in Abhängigkeit des Kollisionsermittlungsergebnisses steuert.
Patientenlagerungstisch nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass verschiedenen ausgezeichneten Bewegungsrichtungen der Tischplatte (2) verschiedene Referenzkraft- oder Referenzdrehmomentwerte zugeordnet sind.
Patientenlagerungstisch nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Sensor (7) an oder in einem vom Anwender zum Bewegen der Tischplatte (2) zu greifenden, gegebenenfalls lösbar befestigbaren Handhabungsabschnitt (5) angeordnet ist.
Patientenlagerungstisch nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Handhabungsabschnitt (5) ein, vorzugsweise knaufartiger, Handgriff oder eine sich längs der Tischplatte erstreckende Reling ist.
Patientenlagerungstisch nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass an der Tischplatte (2) verteilt mehrere Handhabungsabschnitte (5) mit jeweils wenigstens einem Sensor vorgesehen sind.