帶有用於測量變形信息的應變測量片的板的製作方法

2023-06-07 19:38:41

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

【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種板，優選是用於患者支承的臥榻，帶有用於測量針對板的變形信 息的多個集成的應變測量片。

【背景技術】
[0002] 在文獻中公知有用於採集在變形體上的膨脹或壓縮的應變測量片。例如 DE102004008432A1描述了此種的應變測量纖維或纖維絲（Faserstriinge )。在該文件中公 開了由碳纖維（CFK)製成的應變測量纖維，在其末端配備有金屬套。所述套在此承擔接觸 裝置的功能和為該目的藉助導電膠或機械夾具連接固定到應變測量纖維上。所述套被用作 用於連接電纜的焊接連接，所述連接電纜將在電路中的應變測量片與電源元件或放大器元 件連接。所述應變測量片由導電的測量纖維製成並且與應變相關地改變其電阻值。其由此 可以被用於測量電路，例如惠斯登（Wheatstone)測量電路，和為了對受應變所限制的測量 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度和高達至少1. 2%的抗疲 勞的應變性能見長。
[0003] 在DE102004041897A1中描述了如何可以將應變測量片用於確定臺面的彎曲，如 何可以將其使用於為了治療或診斷的患者支承。那裡示出，臺面的彎曲能夠根據藉助應變 測量片測量的應變來計算。
[0004] DE102010023033A1公開了可以在沿著臥榻長度的多處使用應變測量片，以便由此 確定臥榻的彎曲曲線（Biegelinie)。
[0005] 在集成應變測量片到板中的情況下需要注意，因為應變測量片和板的尺寸以及用 於評估應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。


【發明內容】

[0006] 本發明要解決的技術問題是，將應變片智能布置到板中，使得儘可能多的不同的 所需信息可以被接收。
[0007] 所述技術問題通過具有本發明技術特徵的、帶有用於測量針對板的變形信息的多 個集成的應變測量片的板來解決。
[0008] 根據本發明將多個集成的應變測量片的應變測量片在板的縱向方向彼此平行地 布置。在此所述應變測量片具有至少兩個不同的長度（優選多個不同的長度）。測量片在 此的特徵是，其在一個方向上（在這裡稱為縱向）具有比在其它方向上（在這裡使用的標 記法中：橫向和厚度）明顯更大的延伸（例如一個數量級）。
[0009] 在前述和下述中假設，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（通常在醫學應用中至少一個數量級）小於其它方向的尺寸。優選板的縱向延伸 大於橫向延伸；但是方形的板的情況不應該被排除。應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，從而相對現有技術存在用於精確計算板彎曲或板變形的諸多信息。
[0011] 根據改進方案，為多個不同應變測量片長度每個長度分別設置應變測量片對（相 同的長度），其相對於板的縱向上的中線對稱地延伸。在此不需要對於所有應變測量片長度 設置對稱的應變測量片對。例如可以考慮的是，在縱向方向的中線上設置應變測量片，其關 於其長度沒有對稱物（Pendant)。
[0012] 通過對稱布置的應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 應於關於板的橫向方向的不同位置。由此也確定了關於針對橫向的板變形的信息。例如可 以由此將可能的相對於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] 根據本發明的構造，應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 地或嚴格單調地增加。變形信息的確定可以例如如下完成：在應變測量片的末端布置用於 測量分別的應變測量片的電阻的接口元件。
[0014] 本發明還涉及到一種用於確定根據本發明的施加有載荷的板的變形信息的裝置， 其被設計用於通過比較藉助相對於縱向上的中線對稱的同樣長度的應變測量片對的特定 的應變信息，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。該裝置優選地 也被設計用於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] 接下來結合附圖在實施例的範圍內進一步解釋本發明。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本發明的板的第一實施例，和
[0018] 圖3 :示出了用於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變測量片的患者支承裝置的側視圖。示出有臺面 2,在其之上可以支承患者1用於醫學檢查的目的。臺面2的材料在此相應於待使用的檢查 技術而設計。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系的X-軸和將垂直於臺面的方向通過坐標系的z-軸來標 識。由於患者1的體重發生臺面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。在這裡測量片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由細的金屬線或由其它可伸展的導電材料（例如碳纖維）製成。在測量 片3的末端安裝有傳感器4。該傳感器4用於測量測量片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此 確定臺面2的彎曲Λ ζ。
[0021] 為了精確採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 獲得關於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示出根據本發明的臥榻2。其配備有多個應變測量片3,後者分別在末端具有 用於測量各自的應變測量片的電阻的接口元件4。應變測量片具有不同的長度，其通過在 X-軸上的端點Χ^··χ5來表徵。對於每個這些通過X-值表徵的長度分別存在應變測量片對， 其對稱於縱向方向上的中線6布置。這導致應變測量片3的倍增至10個帶有五個不同長 度的應變測量片。各個應變測量片相應於橫向方向上的不同值7Π 1(Ι。
[0023] 藉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） 確定應變關係。如果M(i，j)是通過端點（ Xi，y」：i e {1…5}，j e {1…1〇})表徵的測量 片，並且如果Az(M(i，j))是相應的測量片彎曲。於是對於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。用於彎曲曲線的公式化方法 例如在DE102007023919中描述，該彎曲曲線的參數例如可以通過上述數據的擬合（Fit)而 確定。
[0028] 圖3示出了帶有關於縱向方向正中的應變測量片的實施例。
[0029] 基於前面描述的藉助應變片實現的傳感器裝置的測量數據可以此外計算出以下 信息和藉助建模推導 ：
[0030] 軌道糾正：
[0031] 結合所確定的彎曲曲線可以將輻射器系統或探測器系統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置為如同臺面未彎曲一 樣。也就是進行彎曲的計算補償。
[0032] 患者載荷、位置和朝向的確定：
[0033] 結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並 由此近似地對患者在檯面上的位置進行確定或校驗。上面引述的DE102007023919描述了 取決於患者重心和患者體重這兩個參數的彎曲曲線，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檯面上（頭部和腳 部的位置）。
[0034] 過載情況下的識別和警告信號：
[0035] 結合所確定的彎曲曲線可以推導或識別，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並在系統的控制器中觸發適合的響應（例如制動的插入，速度的適 配）。然後可以自動地在用於診斷和服務的控制器的日誌文件中記載該事件。
[0036] 不當使用的識別：
[0037] 臺面的不當使用例如是在臺面最外端的無支撐的端部（遠離臺腳）增加大的載 荷。這例如當人坐在臺端部時發生。結合所確定的彎曲曲線的變化可以識別如此的不當使 用和輸出警告通知。該事件同樣可以在日誌文件中儲存和關於臺面的損壞被評估。
[0038] 碰撞識別：
[0039] 從所確定的彎曲曲線的動態變化可以識別出臺面與其它物體（例如患者輪椅）的 碰撞並採取合適的保護措施，如例如停止機動的運動。
[0040] 完整性（Integritiit )和使用壽命的檢測：
[0041] 在預先確定的位置施加定義好的載荷的情況下，得出對於臺面的特徵性彎曲曲 線。在生產過程中，以及在稍後的臨床應用中都可以藉助此快速而簡單執行的測試來檢測， 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於規劃機械和電子部件以 及用於部件的使用壽命預計和根據需要的維護的統計學標準（預言性保養）。
[0044] 本發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複。在此，所述測量片配置也可以以鏡像的形式發生。例如可 以將臥榻設計成帶有兩個如圖2中的測量片配置，其中第二個相對另一個關於橫向方向成 鏡像。其它設計方案也可以由專業人員通過純粹的常規方法得出並涉及到本申請的保護對 象。
[0045] 此外，所述應用不受限於醫學技術。可以考慮的是在變形或彎曲發生作用的全部 情況下使用。在此例如也可以考慮疏遠的應用領域，例如測試用於遊泳池的跳板的變形。
【權利要求】
1. 一種帶有用於測量針對板（2)的變形信息（ΛΖ)的多個集成的應變測量片（3)的板 ⑵，其中， -所述應變測量片（3)彼此平行地在所述板（2)的縱向上布置，和 -所述應變測量片（3)具有至少兩個不同的長度。
2. 根據權利要求1所述的板（2)，其特徵在於， -對於多個不同的應變測量片長度（3)分別設置有應變測量片（3)對，其相對於所述板 (2)的縱向上的中線（6)對稱地延伸。
3. 根據權利要求2所述的板（2)，其特徵在於，所述應變測量片（3)的長度隨著到中線 (6)的距離縮短而增加。
4. 根據權利要求2或3所述的板（2)，其特徵在於， -或者對於所有應變測量片長度（3)分別設置有應變測量片（3)對，其相對於所述板 (2)的縱向上的中線（6)對稱地延伸， -或者在所述中線（6)上布置一個應變測量片（3)並且對於其它應變測量片（3)的所 有應變測量片長度（3)分別設置有應變測量片（3)對，其相對於所述板（2)的縱向上的中 線（6)對稱地延伸。
5. 根據上述權利要求中任一項所述的板（2)，其特徵在於，在所述應變測量片（3)的末 端布置有用於測量各自的應變測量片（3)的電阻的接口元件（4)。
6. 根據上述權利要求中任一項所述的板（2)，其特徵在於，所述板（2)是用於支承患者 (1)的臥榻。
7. -種用於確定根據權利要求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，其被設計用於通過比較藉助相對於縱向上的中線（6)對稱的同樣長度的應變 測量片（3)對的特定的應變信息，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. 根據權利要求7所述的裝置，其特徵在於，所述裝置也被設計用於確定至少一個在 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 優先權日:2013年7月5日
【發明者】F.迪勞夫, K.法姆鮑爾 申請人:西門子公司