帶有用于測量變形信息的應(yīng)變測量片的板的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種帶有用于測量針對板(2)的變形信息(Δz)的多個集成的應(yīng)變測量片(3)的板(2)。所述應(yīng)變測量片(3)在此彼此平行地在板(2)的縱向上布置，并且具有至少兩個不同的長度。
【專利說明】帶有用于測量變形信息的應(yīng)變測量片的板

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種板，優(yōu)選是用于患者支承的臥榻，帶有用于測量針對板的變形信 息的多個集成的應(yīng)變測量片。

【背景技術(shù)】
[0002] 在文獻(xiàn)中公知有用于采集在變形體上的膨脹或壓縮的應(yīng)變測量片。例如 DE102004008432A1描述了此種的應(yīng)變測量纖維或纖維絲（Faserstriinge )。在該文件中公 開了由碳纖維（CFK)制成的應(yīng)變測量纖維，在其末端配備有金屬套。所述套在此承擔(dān)接觸 裝置的功能和為該目的借助導(dǎo)電膠或機(jī)械夾具連接固定到應(yīng)變測量纖維上。所述套被用作 用于連接電纜的焊接連接，所述連接電纜將在電路中的應(yīng)變測量片與電源元件或放大器元 件連接。所述應(yīng)變測量片由導(dǎo)電的測量纖維制成并且與應(yīng)變相關(guān)地改變其電阻值。其由此 可以被用于測量電路，例如惠斯登（Wheatstone)測量電路，和為了對受應(yīng)變所限制的測量 值的精確評估被使用。在文件中描述的測量纖維以高的抗拉強(qiáng)度和高達(dá)至少1. 2%的抗疲 勞的應(yīng)變性能見長。
[0003] 在DE102004041897A1中描述了如何可以將應(yīng)變測量片用于確定臺面的彎曲，如 何可以將其使用于為了治療或診斷的患者支承。那里示出，臺面的彎曲能夠根據(jù)借助應(yīng)變 測量片測量的應(yīng)變來計算。
[0004] DE102010023033A1公開了可以在沿著臥榻長度的多處使用應(yīng)變測量片，以便由此 確定臥榻的彎曲曲線（Biegelinie)。
[0005] 在集成應(yīng)變測量片到板中的情況下需要注意，因為應(yīng)變測量片和板的尺寸以及用 于評估應(yīng)變片的電阻變化的電接口的要求，僅僅可以確定限定的信息。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，將應(yīng)變片智能布置到板中，使得盡可能多的不同的 所需信息可以被接收。
[0007] 所述技術(shù)問題通過具有本發(fā)明技術(shù)特征的、帶有用于測量針對板的變形信息的多 個集成的應(yīng)變測量片的板來解決。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明將多個集成的應(yīng)變測量片的應(yīng)變測量片在板的縱向方向彼此平行地 布置。在此所述應(yīng)變測量片具有至少兩個不同的長度（優(yōu)選多個不同的長度）。測量片在 此的特征是，其在一個方向上（在這里稱為縱向）具有比在其它方向上（在這里使用的標(biāo) 記法中：橫向和厚度）明顯更大的延伸（例如一個數(shù)量級）。
[0009] 在前述和下述中假設(shè)，板具有縱向或縱向延伸，橫向或橫向延伸，以及厚度。厚度 在此顯著（通常在醫(yī)學(xué)應(yīng)用中至少一個數(shù)量級）小于其它方向的尺寸。優(yōu)選板的縱向延伸 大于橫向延伸；但是方形的板的情況不應(yīng)該被排除。應(yīng)變測量片在板的縱向方向上被布置， 也即是說與縱向方向平行（和彼此平行）。多個彼此平行的應(yīng)變測量片在縱向方向上可以 必要時通過其它測量片或甚至通過集成在板中的其它多個平行測量片來補(bǔ)充。
[0010] 不同長度的測量片的平行布置允許布置相對多的測量片，其分別提供不同的信 息，從而相對現(xiàn)有技術(shù)存在用于精確計算板彎曲或板變形的諸多信息。
[0011] 根據(jù)改進(jìn)方案，為多個不同應(yīng)變測量片長度每個長度分別設(shè)置應(yīng)變測量片對（相 同的長度），其相對于板的縱向上的中線對稱地延伸。在此不需要對于所有應(yīng)變測量片長度 設(shè)置對稱的應(yīng)變測量片對。例如可以考慮的是，在縱向方向的中線上設(shè)置應(yīng)變測量片，其關(guān) 于其長度沒有對稱物（Pendant)。
[0012] 通過對稱布置的應(yīng)變測量片對能夠為片長度或板位置確定兩個信息，所述信息對 應(yīng)于關(guān)于板的橫向方向的不同位置。由此也確定了關(guān)于針對橫向的板變形的信息。例如可 以由此將可能的相對于縱向方向上的中線非對稱的載荷（例如為患者）在板上的定位確定 和量化。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)造，應(yīng)變測量片的長度隨著到中線的距離縮短而在縱向方向單調(diào) 地或嚴(yán)格單調(diào)地增加。變形信息的確定可以例如如下完成：在應(yīng)變測量片的末端布置用于 測量分別的應(yīng)變測量片的電阻的接口元件。
[0014] 本發(fā)明還涉及到一種用于確定根據(jù)本發(fā)明的施加有載荷的板的變形信息的裝置， 其被設(shè)計用于通過比較借助相對于縱向上的中線對稱的同樣長度的應(yīng)變測量片對的特定 的應(yīng)變信息，來確定至少一個在板的橫向方向上通過載荷引起的變形信息。該裝置優(yōu)選地 也被設(shè)計用于確定至少一個在板的縱向方向上通過載荷引起的變形信息。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015] 接下來結(jié)合附圖在實施例的范圍內(nèi)進(jìn)一步解釋本發(fā)明。其中，
[0016] 圖1A和1B :示出了通過載荷的臥榻變形的測量原理，
[0017] 圖2 :示出了帶有集成的測量片的根據(jù)本發(fā)明的板的第一實施例，和
[0018] 圖3 :示出了用于帶有集成的測量片的板的第二實施例。

【具體實施方式】
[0019] 圖1A和1B示出了帶有集成的應(yīng)變測量片的患者支承裝置的側(cè)視圖。示出有臺面 2,在其之上可以支承患者1用于醫(yī)學(xué)檢查的目的。臺面2的材料在此相應(yīng)于待使用的檢查 技術(shù)而設(shè)計。在臺面2中集成有測量片3。其在臺面2的縱向方向上延伸。為了更好的理 解而將臺面的縱向方向通過坐標(biāo)系的X-軸和將垂直于臺面的方向通過坐標(biāo)系的z-軸來標(biāo) 識。由于患者1的體重發(fā)生臺面2的彎曲Λ z，如圖1B所示。在臺面2的X-方向集成的 測量片3在臺面彎曲的情況下延長。在這里測量片3的縱向變化和臺面2的彎曲Λζ成比 例，也即是說，臺面2彎曲越多測量片3的縱向變化越大。
[0020] 測量片3由細(xì)的金屬線或由其它可伸展的導(dǎo)電材料（例如碳纖維）制成。在測量 片3的末端安裝有傳感器4。該傳感器4用于測量測量片3的電阻。因為測量片3的電阻 隨著測量片3的長度而改變，可以通過傳感器4確定電阻的變化，由此確定長度變化和據(jù)此 確定臺面2的彎曲Λ ζ。
[0021] 為了精確采集臺面的變形而值得做的是，不僅僅確定臺面2的整體彎曲Λζ，而是 獲得關(guān)于彎曲曲線的更精確的信息，其在不同的檢查中在同樣的整體彎曲情況下也可能是 不同的，例如在患者重心的不同位置的情況下。
[0022] 圖2示出根據(jù)本發(fā)明的臥榻2。其配備有多個應(yīng)變測量片3,后者分別在末端具有 用于測量各自的應(yīng)變測量片的電阻的接口元件4。應(yīng)變測量片具有不同的長度，其通過在 X-軸上的端點Χ^··χ5來表征。對于每個這些通過X-值表征的長度分別存在應(yīng)變測量片對， 其對稱于縱向方向上的中線6布置。這導(dǎo)致應(yīng)變測量片3的倍增至10個帶有五個不同長 度的應(yīng)變測量片。各個應(yīng)變測量片相應(yīng)于橫向方向上的不同值7Π 1(Ι。
[0023] 借助這一信息既可以在縱向方向（或X-方向）也可以在橫向方向（或y_方向） 確定應(yīng)變關(guān)系。如果M(i，j)是通過端點（ Xi，y」：i e {1…5}，j e {1…1〇})表征的測量 片，并且如果Az(M(i，j))是相應(yīng)的測量片彎曲。于是對于i e {1…5}
[0024] (Δζ(Μ(?,6-?)) + Δζ(Μ(?,5+?)))/2
[0025] 是在位置Xi處的（平均）縱向彎曲的量度，而
[0026] ( Δ z (M (i, 6-i)) - Δ z (M (i, 5+i))) / (y^-y^)
[0027] 是在通過Xi定義的橫向方向上的橫向彎曲的量度。用于彎曲曲線的公式化方法 例如在DE102007023919中描述，該彎曲曲線的參數(shù)例如可以通過上述數(shù)據(jù)的擬合（Fit)而 確定。
[0028] 圖3示出了帶有關(guān)于縱向方向正中的應(yīng)變測量片的實施例。
[0029] 基于前面描述的借助應(yīng)變片實現(xiàn)的傳感器裝置的測量數(shù)據(jù)可以此外計算出以下 信息和借助建模推導(dǎo) ：
[0030] 軌道糾正：
[0031] 結(jié)合所確定的彎曲曲線可以將輻射器系統(tǒng)或探測器系統(tǒng)或其它部件的運動軌道 或位置如此糾正，使得所希望的到患者或到臺面的距離自動地設(shè)置為如同臺面未彎曲一 樣。也就是進(jìn)行彎曲的計算補(bǔ)償。
[0032] 患者載荷、位置和朝向的確定：
[0033] 結(jié)合所確定的彎曲曲線可以除了患者的體重之外也近似地對載荷重心的位置并 由此近似地對患者在臺面上的位置進(jìn)行確定或校驗。上面引述的DE102007023919描述了 取決于患者重心和患者體重這兩個參數(shù)的彎曲曲線，其通過彎曲曲線到所測得值的擬合可 以被獲得。從載荷重心的位置還可以識別的是，患者按照哪個朝向躺在臺面上（頭部和腳 部的位置）。
[0034] 過載情況下的識別和警告信號：
[0035] 結(jié)合所確定的彎曲曲線可以推導(dǎo)或識別，桌面被加載超過所允許的極限。在此情 況下可以給出警告信號并在系統(tǒng)的控制器中觸發(fā)適合的響應(yīng)（例如制動的插入，速度的適 配）。然后可以自動地在用于診斷和服務(wù)的控制器的日志文件中記載該事件。
[0036] 不當(dāng)使用的識別：
[0037] 臺面的不當(dāng)使用例如是在臺面最外端的無支撐的端部（遠(yuǎn)離臺腳）增加大的載 荷。這例如當(dāng)人坐在臺端部時發(fā)生。結(jié)合所確定的彎曲曲線的變化可以識別如此的不當(dāng)使 用和輸出警告通知。該事件同樣可以在日志文件中儲存和關(guān)于臺面的損壞被評估。
[0038] 碰撞識別：
[0039] 從所確定的彎曲曲線的動態(tài)變化可以識別出臺面與其它物體（例如患者輪椅）的 碰撞并采取合適的保護(hù)措施，如例如停止機(jī)動的運動。
[0040] 完整性（Integritiit )和使用壽命的檢測：
[0041] 在預(yù)先確定的位置施加定義好的載荷的情況下，得出對于臺面的特征性彎曲曲 線。在生產(chǎn)過程中，以及在稍后的臨床應(yīng)用中都可以借助此快速而簡單執(zhí)行的測試來檢測， 是否存在臺面的損傷和老化（通過材料疲勞引起的彎曲屬性的變化）。
[0042] 在臨床應(yīng)用中的載荷譜（Lastkollectiv)的確定：
[0043] 通過記錄在臨床運行中所測得的彎曲曲線可以獲得用于規(guī)劃機(jī)械和電子部件以 及用于部件的使用壽命預(yù)計和根據(jù)需要的維護(hù)的統(tǒng)計學(xué)標(biāo)準(zhǔn)（預(yù)言性保養(yǎng)）。
[0044] 本發(fā)明不受所描述的實施例的情況的限制。例如可以將圖2和圖3中所示出的 測量片配置多重地沿著板重復(fù)。在此，所述測量片配置也可以以鏡像的形式發(fā)生。例如可 以將臥榻設(shè)計成帶有兩個如圖2中的測量片配置，其中第二個相對另一個關(guān)于橫向方向成 鏡像。其它設(shè)計方案也可以由專業(yè)人員通過純粹的常規(guī)方法得出并涉及到本申請的保護(hù)對 象。
[0045] 此外，所述應(yīng)用不受限于醫(yī)學(xué)技術(shù)。可以考慮的是在變形或彎曲發(fā)生作用的全部 情況下使用。在此例如也可以考慮疏遠(yuǎn)的應(yīng)用領(lǐng)域，例如測試用于游泳池的跳板的變形。
【權(quán)利要求】
1. 一種帶有用于測量針對板（2)的變形信息（ΛΖ)的多個集成的應(yīng)變測量片（3)的板 ⑵，其中， -所述應(yīng)變測量片（3)彼此平行地在所述板（2)的縱向上布置，和 -所述應(yīng)變測量片（3)具有至少兩個不同的長度。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的板（2)，其特征在于， -對于多個不同的應(yīng)變測量片長度（3)分別設(shè)置有應(yīng)變測量片（3)對，其相對于所述板 (2)的縱向上的中線（6)對稱地延伸。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的板（2)，其特征在于，所述應(yīng)變測量片（3)的長度隨著到中線 (6)的距離縮短而增加。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的板（2)，其特征在于， -或者對于所有應(yīng)變測量片長度（3)分別設(shè)置有應(yīng)變測量片（3)對，其相對于所述板 (2)的縱向上的中線（6)對稱地延伸， -或者在所述中線（6)上布置一個應(yīng)變測量片（3)并且對于其它應(yīng)變測量片（3)的所 有應(yīng)變測量片長度（3)分別設(shè)置有應(yīng)變測量片（3)對，其相對于所述板（2)的縱向上的中 線（6)對稱地延伸。
5. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的板（2)，其特征在于，在所述應(yīng)變測量片（3)的末 端布置有用于測量各自的應(yīng)變測量片（3)的電阻的接口元件（4)。
6. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的板（2)，其特征在于，所述板（2)是用于支承患者 (1)的臥榻。
7. -種用于確定根據(jù)權(quán)利要求2至6中任一項所述的施加有載荷（1)的板（2)的變形 信息的裝置，其被設(shè)計用于通過比較借助相對于縱向上的中線（6)對稱的同樣長度的應(yīng)變 測量片（3)對的特定的應(yīng)變信息，來確定至少一個在板（2)的橫向上通過載荷（1)引起的 變形信息。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述裝置也被設(shè)計用于確定至少一個在 板的縱向上通過載荷（1)引起的變形信息。
【文檔編號】G01L1/22GK104279947SQ201410315686
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年7月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月5日
【發(fā)明者】F.迪勞夫, K.法姆鮑爾 申請人:西門子公司