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Medizintechnische
Anlagen, die beispielsweise für die bildgebende Diagnostik
oder für Therapien eingesetzt werden, wie Angiographievorrichtungen
und Strahlentherapievorrichtungen, weisen sehr häufig bewegbare
Geräteteile auf, die im Untersuchungsraum angeordnet sind.
Diese Geräteteile werden automatisch oder zumindest teilweise
automatisch bzw. manuell gesteuert bewegt. Beispielhaft zu nennen
sind ein C-Bogen bei Röntgenanlagen oder Patiententische.
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Die
Bewegung der Geräteteile solcher medizintechnischer Anlagen
wird zum Teil über leistungsstarke Antriebseinheiten erreicht.
Die bewegbaren Geräteteile können somit beispielsweise
bei einer Unachtsamkeit des Bedieners den Patienten, andere Anlagenteile
oder weitere Personen verletzen bzw. beschädigen, insbesondere
in dem Fall, wenn es zu einer Kollision mit einem schweren oder
schnell bewegten Geräteteil kommt. Dies ist insbesondere
bei solchen modernen Systemen problematisch, bei denen eine Vielzahl
von Bewegungsmöglichkeiten der einzelnen Anlagenteile,
die sich auf den ersten Blick nur schwer einschätzen lassen,
gegeben ist. Durch Kollisionen können dabei schwere Beschädigungen oder
Verletzungen entstehen.
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Heute
ist es üblich, dass der Bediener, also beispielsweise ein
Bildaufnahmetechniker oder ein entsprechend geschulter Arzt, eine
langsame Probeuntersuchung durchführt und dabei darauf
achtet, dass es zu keiner Kollision kommt. Anschließend wird
die Bildaufnahme bzw. werden eine Untersuchung oder Therapie in
Echtzeit durchgeführt.
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Aus
der
DE 102 00 534 ist
ein Verfahren zum kollisionsfreien Bewegen wenigstens zweier gegeneinander
bewegbarer Gegenstände bekannt, bei dem auf einem Bildschirm
der Bewegungsablauf simuliert wird. Dem Bediener werden mögliche
riskante Bewegungsabläufe angezeigt. Die Simulation betrifft die
Komponenten einer Untersuchungsvorrichtung.
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Weiterhin
bekannt ist ein Gerät zur Röntgen-Untersuchung
mit Anordnung zum Kollisionsschutz gemäß der
DE 693 27 436 . Bei diesem
Gerät wird bei einer Kollision die Zunahme des Stroms einer
elektromotorischen Antriebseinheit ermittelt und dadurch im Vergleich
zu einem Schwellwert eine Kollision erkannt.
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Die
medizinische Anlage der
DE 196
25 409 bietet die Möglichkeit, mit Hilfe eines
neuronalen Netzwerks die einzelnen Komponenten einer medizinischen
Anlage hinsichtlich des Risikos einer Kollision zu überwachen.
Damit können die der Systemsteuerung bekannten Komponenten
der medizinischen Anlage erfasst werden. Weitere Geräte
und Vorrichtungen im Raum wie Gerätewagen oder Personen
und andere Gegenstände sowie der Patient werden nicht erfasst.
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In
der
WO 2006/025003 wird
die Möglichkeit beschrieben, an einem bewegten Röntgenstativ
eine kapazitive Schicht anzubringen, die bei Annäherung an
ein Objekt verändert wird und über eine nachgeschaltete
Elektronik eine Kollision erkennt.
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Diese
Systeme weisen aber allesamt Nachteile dahingehend auf, dass erst
eine Kollision stattfinden muss, damit eine Bewegung unterbrochen wird,
bzw. dass nur bestimmte Teile der medizinischen Anlage in die Überwachung
einbezogen sind. Ein Schutz weiterer Geräte oder Personen
ist nicht gegeben.
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Damit
liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs
genannten Art anzugeben, das diesbezüglich verbessert ist.
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Zur
Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Verfahren zur Bewegungsüberwachung
wenigstens eines bewegbaren Objekts bei einer medizintechnischen
Anlage vorgesehen, dass mittels we nigstens eines an dem wenigstens
einen bewegbaren Objekt angeordneten Positionssensors die aktuelle
dreidimensionale Position des Objekts erfasst wird.
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Es
werden oder sind also an den Objekten, beispielsweise einer Röntgenkomponente,
einer Patientenlagerung, einem Beatmungsgerät oder Rollwagen
oder auch einem Werkzeugtisch, am Bedienpersonal oder Patienten,
Positionssensoren angebracht, die anschließend in ihrer
dreidimensionalen Zuordnung im Raum erfasst werden, wozu entsprechende
Empfangsvorrichtungen, z. B. im Anlagenbereich oder ebenfalls an
den Objekten, vorgesehen sind.
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Im
Unterschied zu den bekannten Lösungen, beispielsweise auch
zu einer Lösung, die mit Berührungsschaltern arbeitet,
die bei Aktivierung die Bewegung unterbrechen, bietet die Erfindung
den Vorteil, dass eine Kollision nicht erst tatsächlich
stattgefunden haben muss, damit diese bzw. die Gefahr einer solchen
erkannt werden, wobei gleichzeitig die Möglichkeit besteht,
nicht nur bestimmte ausgezeichnete Komponenten der Anlage, sondern
auch weitere Geräte wie Rollwagen und Personen zu schützen.
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Sind
mehrere Objekte mit Positionssensoren versehen bzw. z. B. einer
Recheneinrichtung mit ihrer festen Position bekannt, so können
für alle der jeweiligen Objekte bzw. für mehrere
Objekte die dreidimensionalen Positionen erfasst bzw. verwendet
und daraus Relativpositionen berechnet werden, die die Gefahr einer
Kollision angeben. Dies kann mittels einer entsprechenden Recheneinrichtung
erfolgen. Die Positionserfassung selbst geschieht mit Hilfe einer oder
mehrerer Empfangseinheiten für Signale des Sensors bzw.
der Sensoren. Durch die räumliche Positionserfassung, also
die dreidimensionale Zuordnung, ist es möglich, Kollisionen
im Hinblick auf die vielfältigen Bewegungsmöglichkeiten,
die bei Personen ohnehin, aber auch bei modernen medizinischen Anlagen
bestehen, sicher zu vermeiden.
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Die
Position kann mittels wenigstens eines Positionssensors an einem
Bestandteil der medizintechnischen Anlage, insbesondere an einer
Komponente eines Röntgensystems und/oder einer Patientenlagerung
und/oder einem Beatmungsgerät und/oder einem Rollwagen
und/oder einem Werkzeugtisch, und/oder einer Person, insbesondere
eines Bedieners und/oder eines Patienten, als Objekt erfasst werden.
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Es
können erfindungsgemäß somit unterschiedlichste
Objekte mit Positionssensoren versehen werden bzw. sein. Dabei handelt
es sich nicht zwangsläufig um fest einer Anlage zugeordnete
Teile wie beispielsweise einen C-Bogen, sondern es sind ebenso bewegbare
Teile erfassbar, die sich nicht ständig im Anlagenraum
befinden, wie beispielsweise Beatmungsgeräte.
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Des
Weiteren können Personen mit dem erfindungsgemäßen
Verfahren geschützt werden. Dabei ist es auch möglich,
dass ein Objekt, also beispielsweise ein Gerät oder eine
Person, mit mehr als einem Positionssensor versehen wird, um die
Vielzahl von möglichen Bewegungen, bei denen sich auch
die Relativposition verschiedener Bestandteile oder Bereiche eines
Objekts zueinander ändern kann, zuverlässig zu
erfassen. Beispielsweise kann es möglich sein, dass sich
die Position eines Röntgenstrahlers relativ zum Detektor
bzw. die einer Aufhängung zum C-Bogen ändert.
In diesem Fall können sowohl der Strahler als auch der
Detektor und die Aufhängung und über Gelenke verbundene
Teile der Aufhängung mit jeweils eigenen Positionssensoren versehen
werden. Die Positionserfassung mit Hilfe der Positionssensoren kann
dabei im bewegten Zustand oder auch im Ruhezustand des Objekts erfolgen.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren bietet somit eine umfassende
Bewegungsüberwachung, nicht nur eine Kollisionsvermeidung
im engeren Sinne. Es ist jederzeit möglich, einen Positionssensor
an einem Objekt und damit das Objekt dreidimensional zu orten. Mögliche
Gefahren können somit frühzeitig und in Echtzeit
erkannt bzw. vorhergesagt werden.
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Die
Position des wenigstens einen Objekts kann kontinuierlich oder in
Zeitintervallen erfasst werden. Das Objekt kann also in seiner dreidimensionalen
Lage im Raum in Echtzeit kontinuierlich geortet werden. Daneben
ist es ergänzend oder alternativ möglich, die
räumliche Position einer Person bzw. eines Geräts
in bestimmten Zeitabschnitten zu überprüfen. Beispielsweise
kann alle 10 Sekunden eine Überprüfung der Lage
stattfinden, wodurch der Rechenaufwand insbesondere für
die Bestimmung der Relativposition zu anderen bewegbaren Objekten verringert
werden kann. Bei Objekten, die schnellen Bewegungen ausgesetzt sind,
bietet sich zumindest während einer solchen Bewegung eine
kontinuierliche Positionserfassung an. Diese kontinuierliche Positionserfassung
kann dann im Zusammenhang mit einer Erfassung in Intervallen für
Objekte, die nur selten oder langsam bewegt werden, ausreichend
sein, um die Bewegung derart zuverlässig zu erfassen, dass
Kollisionen mit Sicherheit ausgeschlossen sind.
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Die
dreidimensionale Position des wenigstens einen Objekts kann mittels
wenigstens einer Empfangsvorrichtung für Signale des wenigstens
einen Positionssensors erfasst werden. Gegebenenfalls können
mehrere Empfangsvorrichtungen vorhanden sein, beispielsweise, um
die Genauigkeit der Positionserkennung zu verbessern oder um Signale unterschiedlicher
Sensoren gegebenenfalls an unterschiedlichen Raumpositionen aufzunehmen.
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Mittels
einer Auswerteeinheit kann die relative Position wenigstens eines
bewegbaren Objekts zu wenigstens einem weiteren bewegbaren und/oder fest
im Raum angeordneten Objekt bestimmt werden, insbesondere in Abhängigkeit
der Positionserfassung durch wenigstens eine Empfangsvorrichtung.
So kann mit Hilfe der Auswerteeinheit, die im Wesentlichen ein Rechensystem
sein kann, die Position beispielsweise eines Röntgenstrahlers
bzw. des daran angeordneten Positionssensors zu einer Person oder
einem anderen Anlagenbestandteil ermittelt werden. Hierzu können
die Daten der Empfangsvorrichtung bzw. mehrerer Empfangsvorrichtungen
verwendet werden, die hierzu der Auswerteeinheit über eine
geeignete Datenverbindung zuge führt werden können.
Diese Positionsbestimmung kann automatisch erfolgen. Alternativ
oder ergänzend kann durch einen Bediener vorgegeben werden,
dass die Relativposition nur für bestimmte Komponenten
oder Objekte bestimmt oder für diese besonders häufig
berechnet werden soll.
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In
Abhängigkeit eines Überschreitens eines Grenzwertes
für die relative Position bei einer Bewegung des bewegbaren
Objekts kann ein Alarm gegeben und/oder die Bewegung verlangsamt
und/oder an einer Benutzerschnittstelle, insbesondere der Auswerteeinheit,
eine Rückmeldung gegeben werden, insbesondere in Form eines
Forced Feedback, und/oder die Bewegung gestoppt werden und/oder wenigstens
eine weitere Maßnahme zur Kollisionsvermeidung durchgeführt
werden, insbesondere seitens der Auswerteeinheit.
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Wird
also das erste bewegbare Objekt tatsächlich in Bewegung
versetzt, so kann bei Überschreiten eines Grenzwertes für
die relative Position bzw. bei einem von vornherein zu niedrigen
Wert für den relativen Abstand zu einem anderen Objekt
beispielsweise ein Alarm gegeben werden. Dieser Alarm kann ein akustischer
oder optischer Alarm sein. Es ist auch möglich, dass z.
B. ein akustischer in Kombination mit einem optischen Alarm gegeben wird.
Auch weitere Alarmmöglichkeiten können vorgesehen
sein, beispielsweise eine Alarmgabe mittels eines haptischen Signals
oder dergleichen. Des Weiteren kann über eine Recheneinrichtung,
beispielsweise eine Recheneinrichtung der Auswerteeinheit, automatisch
die Bewegung verlangsamt bzw. vollständig gestoppt werden.
Auch weitere Maßnahmen sind denkbar, wie beispielsweise
ein textueller oder grafischer Hinweis in einer Software, die ein
Bediener, der beispielsweise eine Bildaufnahme durchführt, über
eine Benutzeroberfläche bedient. Als Rückmeldung
bzw. Alarmgabe ist auch ein haptisches Forced Feedback möglich,
das einen Bediener ebenfalls informieren kann, dass eine Kollision
möglich ist bzw. bevorstehen könnte. Diese Maßnahmen bzw.
Alarmgaben können seitens der Auswerteeinheit erfolgen.
Damit ist eine vollautomatische Alarmgabe möglich. Bei
weiteren Maßnahmen wie bei spielsweise einem Bewegungsstopp
kann vorher eine Rückmeldung eines Bedieners angefordert
werden, der in diesem Fall nochmals überprüfen
kann, ob beispielsweise ein Abbruch einer Bildaufnahme tatsächlich
angeraten ist oder ob der Relativabstand nicht doch noch akzeptabel
ist.
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Des
Weiteren können mehrere Grenzwerte für die relative
Position bestimmt werden, wobei in Abhängigkeit des Überschreitens
der jeweiligen Grenzwerte für die relative Position unterschiedliche Maßnahmen
zur Kollisionsvermeidung durchgeführt werden.
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So
können also nach und nach bei Überschreitung eines
ersten, zweiten bzw. dritten oder weiteren Grenzwerts Maßnahmen
ergriffen werden, die zweckmäßigerweise immer
weitgreifender sind, um eine Kollision sicher zu vermeiden. Beispielsweise
kann zunächst eine Alarmgabe erfolgen, während bei Überschreiten
eines weiteren Grenzwertes, wenn also der relative Abstand zu einem
anderen festen oder bewegbaren Objekt noch kleiner geworden ist, eine
Bewegungsverlangsamung erfolgt oder ein deutlicherer Alarm gegeben
wird oder dergleichen. Die Alarmgabe kann beispielsweise auch in
abnehmenden Zeitintervallen erfolgen. Bei akustischen Signalen ist
es ebenso möglich, dass die Lautstärke des Signals
in Abhängigkeit des Überschreitens eines weiteren
Grenzwerts erhöht wird.
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Schließlich
kann die Bewegung gestoppt werden oder bei einer Alarmgabe ein Dauersignal
gegeben werden.
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Erfindungsgemäß kann
also in Abhängigkeit eines Überschreitens eines
ersten Grenzwertes für die relative Position bei einer
Bewegung des bewegbaren Objekts ein Alarm gegeben und in Abhängigkeit
eines Überschreitens eines zweiten Grenzwertes die Bewegung
verlangsamt und/oder an einer Benutzerschnittstelle, insbesondere
der Auswerteeinheit, eine Rückmeldung gegeben werden, insbesondere in
Form eines Forced Feedback, und in Abhängigkeit eines Überschreitens
eines dritten Grenzwertes die Bewegung gestoppt werden, insbesonde re
seitens der Auswerteeinheit. Beispielsweise kann ein Forced Feedback über
ein Bedienwerkzeug wie einen Joystick oder dergleichen gegeben werden.
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Die
Reichweite der Alarmgabe bzw. der Maßnahmen wird somit
nach und nach erhöht, je nachdem, welcher Grenzwert überschritten
wurde. So kann zunächst lediglich eine akustische oder
optische Alarmgabe erfolgen. Bei einer weiteren Grenzwertüberschreitung,
also einem noch geringeren Abstand zwischen dem einen und dem anderen
Objekt, kann die z. B. motorgesteuerte Bewegung der bewegten Komponente
verlangsamt werden bzw. über ein Benutzerinterface, beispielsweise
eine Softwareoberfläche, die ohnehin für die Untersuchungsdurchführung
verwendet wird, oder ein Bedienwerkzeug für eine Software
oder eine Rückmeldung oder ein Forced Feedback gegeben
werden. Schließlich kann die Bewegung gestoppt werden.
Gegebenenfalls können weitere Grenzwerte definiert werden,
die mit anderen Maßnahmen verbunden sind.
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Des
Weiteren kann wenigstens ein an dem wenigstens einen Objekt angeordneter
kabelloser Bewegungssensor verwendet werden. An dem Objekt kann
also ein Sensor angeordnet sein oder werden, der keine Kabelverbindung
erfordert, so dass die Bewegung nicht durch störende Kabel
eingeschränkt wird. Selbstverständlich können
ebenso kabelbasierte Bewegungssensoren verwendet werden, die aber
vorrangig nur bei Objekten zum Einsatz kommen sollten, die höchstens
kleineren oder langsameren Bewegungen unterworfen sind.
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Es
kann wenigstens ein auf einem magnetischen und/oder elektromagnetischen
und/oder elektrischen und/oder kapazitiven und/oder induktiven und/oder
optischen und/oder thermischen und/oder akustischen Wirkungsprinzip
basierender an dem wenigstens einen Objekt angeordneter Positionssensor
verwendet werden. Ein Beispiel für einen möglichen
Sensor ist ein Radio-Frequency-Identification-Sensor (RFID-Sensor),
der funkbasiert arbeitet. Selbstverständlich können
auch unterschiedliche Positionserkennungsmechanismen in Kombination
zum Ein satz kommen. Beispielsweise optische Sensoren bei Komponenten,
bei denen der Sichtkontakt zur Empfangseinheit unproblematisch ist.
Dahingegen können bei anderen Komponenten, deren Position sich
häufig ändert, beispielsweise Funkprinzipien für die
Positionssensoren verwendet werden. Darüber hinaus ist
es möglich, zur weiteren Sicherung der Positionserkennung
an einem Objekt Positionssensoren vorzusehen, die nach unterschiedlichen
Wirkprinzipien arbeiten.
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Basis
hierfür können Systeme sein, die eine Positionserkennung
von medizinischen Instrumenten und Kathetern beispielsweise nach
elektromagnetischen oder akustischen Prinzipien sowie mit einem Radio-Frequency-Identification-Transponder (RFID-Transponder)
ermöglichen.
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Erfindungsgemäß kann
wenigstens ein an dem wenigstens einen Objekt mittels wenigstens
einer Klebefläche und/oder eines Etiketts und/oder eines
Klettbandes und/oder einer mechanischen Klemme und/oder Klammer
und/oder Schraube angeordneter Positionssensor verwendet werden.
Der Positionssensor kann also beispielsweise als Etikett an dem
Objekt angeordnet sein oder werden. Bei Personen bieten sich Armbänder
oder bestimmte Klemmen oder Klammern an. Geräte können
mit anschraubbaren Positionssensoren versehen werden. Je nachdem,
um was für ein Objekt es sich handelt, also um eine Gerätekomponente
oder eine Person bzw. eine Gerätekomponente, die in technischer
Hinsicht kompliziert ausgebildet ist und bei der darauf geachtet werden
muss, dass durch die Anbringung des Positionssensors keine Beeinträchtigung
der Funktion entsteht, können also unterschiedliche Anbringungsmechanismen
verwendet werden.
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Darüber
hinaus kann wenigstens ein an dem wenigstens einen Objekt mittels
einer Anstecknadel und/oder einer Nadel und/oder einer Haarnadel und/oder
eines Bandes, insbesondere eines umzuhängenden Bandes,
und/oder eines Armbandes und/oder integriert in einen Brillenrahmen
und/oder in Kleidung eingearbeitet und/oder in einem Mundschutz
und/oder einer Kopfhau be angeordneter Positionssensor verwendet
werden. Diese Anbringungsarten bzw. Anordnungsmöglichkeiten
bieten sich bei Sensoren für Personen an. Bei Personen
sind zudem mit besonderem Vorteil mehrere Sensoren vorzusehen. Dies
gilt insbesondere bei Patienten, die auf einer Patientenliege liegend
von Anlagenteilen umgeben sind, die unterschiedlichste Bereiche
berühren könnten, beispielsweise den Kopf oder
die Gliedmaßen oder den Rumpfbereich.
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Da
in diesem Fall für eine Gewährleistung der Durchführbarkeit
der Untersuchung die Grenzwerte in der Regel nicht zu groß gewählt
werden können, ist es sinnvoll, hier von vornherein unterschiedliche
Positionssensoren vorzusehen, die die unterschiedlichen zu schützenden
Bereiche am Körper des Patienten erfassen. Dadurch wird
es möglich, die Grenzwerte für die Abstände
im erforderlichen kleinen Bereich zu wählen.
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Erfindungsgemäß können
an mehreren Objekten Positionssensoren angeordnet sein oder werden
und die aktuellen dreidimensionalen Positionen aller Positionssensoren
aufweisender Objekte können erfasst werden. Es ist also
beispielsweise ein Röntgenstrahler ebenso wie ein Röntgendetektor,
die zusammen oder relativ bewegt werden können, mit einem
Positionssensor versehen. Des Weiteren weist z. B. der Patient wenigstens
einen Positionssensor auf. Weitere mobile Objekte im Raum können
ebenfalls mit Positionssensoren versehen sein.
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Dann
ist es möglich, die aktuelle dreidimensionale Position
aller Positionssensoren zu erfassen und damit die dreidimensionale
Position der mit diesen Positionssensoren versehenen Objekte. Dies
ermöglicht es beispielsweise einer entsprechenden Auswerteeinheit,
den relativen Abstand bzw. die relative Position aller oder mehrerer
dieser Objekte zueinander auch bei einer Bewegung mehrerer Objekte zu
bestimmen, um Kollisionen zwischen verschiedensten Objekten zu vermeiden.
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Des
Weiteren können die und/oder eine Auswerteeinheit die wenigstens
eine erfasste Position mit in einer Systemsteuerung abgespeicherten und/oder
durchgeführten Bewegungen von Bestandteilen der medizintechnischen
Anlage vergleichen. Die Auswerteeinheit erhält also von
ihrer Empfangseinheit bzw. einer oder mehreren Empfangseinheiten im
Bereich der medizintechnischen Anlage die Positionssensorsignale,
beispielsweise nach einem elektromagnetischen Transponderprinzip,
und erfasst so die Position der im Raum bzw. im Bereich der Anlage befindlichen
und mit wenigstens einem Positionssensor ausgestatteten Objekte.
In der Systemsteuerung können beispielsweise in einer entsprechenden
Datenbank Bewegungen von Bestandteilen der medizintechnischen Anlage
abgespeichert sein. Beispielsweise können typische Bewegungen
oder die Bewegungsmöglichkeiten, die für ein spezifisches Objekt
bestehen, abgerufen werden. Daneben können alternativ oderr
ergänzend die tatsächlich durchgeführten
Bewegungen für den Vergleich herangezogen werden.
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In
Abhängigkeit des Vergleichs können Maßnahmen
zur Kollisionsvermeidung durchgeführt werden, insbesondere
Maßnahmen, wie sie bereits vorstehend beschrieben wurden,
also z. B. eine Alarmgabe, eine Bewegungsverlangsamung, eine Rückmeldung
für einen Bediener sowie ein Bewegungsstopp.
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Des
Weiteren kann wenigstens eine an einem bewegbaren Objekt angeordnete
Empfangsvorrichtung verwendet werden. In diesem Fall kann bei einer
bestimmten Empfangsfeldstärke zwischen einem Positionssensor
z. B. an einem anderen Objekt und der Empfangsvorrichtung bzw. -einheit
ebenfalls der Maßnahmenkatalog mit der Alarmgabe und gegebenenfalls
weiteren Maßnahmen durchgeführt werden. Die Maßnahmen
können wiederum seitens der Auswerteeinheit eingeleitet
werden, die hierzu die Signale der Empfangseinheit der einzelnen
Objekte über eine geeignete Datenverbindung aufnimmt, also
z. B. abfragt oder zugeleitet bekommt.
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Eine
Kombination dieser beiden Verfahren, also eines Verfahrens, bei
dem Empfangsvorrichtungen an den bewegbaren Objekten angeordnet
ist, mit einem Verfahren, bei dem eine Emp fangsvorrichtung einer
Auswerteeinheit zugeordnet ist, ist ebenso möglich. In
diesem Fall kann also sowohl eine Empfangsfeldstärke an
den Objekten gemessen werden und für das Einleiten des
Alarmkonzepts verwendet werden als auch ein Zugriff auf abgespeicherte
und durchgeführte Bewegungen der Komponenten der Untersuchungs-
und Therapievorrichtung mit einem nachfolgenden Vergleich erfolgen.
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Wie
vorstehend geschildert, können erfindungsgemäß also
z. B. in Abhängigkeit eines an der wenigstens einen Empfangsvorrichtung
erfassten Sensorsignals Maßnahmen zur Kollisionsvermeidung
durchgeführt werden, insbesondere in Abhängigkeit
einer Empfangsfeldstärke.
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Das
Verfahren ist nicht nur für medizinische Anlagen geeignet,
sondern ermöglicht darüber hinaus eine Kollisionsvermeidung
auch bei anderen Vorrichtungen, bei denen es beispielsweise erforderlich ist,
dass sich Personen z. B. für eine Bedienung in der Nähe
befinden oder die teure Geräte umfassen, bei denen Beschädigungen
vermieden werden müssen.
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Darüber
hinaus betrifft die Erfindung eine medizintechnische Anlage mit
Mitteln zur Bewegungsüberwachung wenigstens eines bewegbaren Objekts,
insbesondere gemäß einem Verfahren wie vorstehend
geschildert, bei dem die medizintechnische Anlage zur Erfassung
der dreidimensionalen Position des wenigstens einen bewegbaren Objekts mittels
wenigstens eines am Objekt angeordneten Positionssensors ausgebildet
ist.
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Die
medizintechnische Anlage weist also eine Bewegungsüberwachung
auf, die auf Positionssensoren basiert. Mit Hilfe der Positionssensoren,
die vorzugsweise an mehreren bewegbaren Objekten und gegebenenfalls
auch an festen Objekten der medizintechnischen Anlage vorhanden
sind, ist es möglich, die dreidimensionale Position der
zugehörigen Objekte zu bestimmen. Damit kann beispielsweise
in Echtzeit eine Bewegung eines Röntgenstrahlers oder C-Bogens
oder beispielsweise einer Person, insbesondere eines Patienten oder
von Bedienpersonal, verfolgt werden. Mittels einer Auswerteeinheit
der medizintechnischen Anlage ist es möglich, die Bewegungen
zu berechnen und relative Abstände zu bestimmen, wobei
den relativen Abständen zwischen Objekten Grenzwerte zugeordnet
sind, mit denen diese verglichen werden, um gegebenenfalls Maßnahmen
zur Kollisionsvermeidung einzuleiten. Diese Maßnahmen können
seitens einer Recheneinrichtung der Auswerteeinheit automatisch
oder nach Rückfrage bei einem Bediener ergriffen werden.
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Damit
ist es möglich, bei der medizintechnischen Anlage unterschiedlichste
Objekte wie Geräte und Personen in die Bewegungsüberwachung
einzubeziehen. Diese werden also erfasst und zuverlässig geschützt.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich anhand
der folgenden Ausführungsbeispiele sowie aus den Zeichnungen. Dabei
zeigen:
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1 eine
erfindungsgemäße medizintechnische Anlage,
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2 eine
Darstellung zur Bewegungsüberwachung mit einem erfindungsgemäßen
Verfahren,
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3 einen
Positionssensor für ein erfindungsgemäßes
Verfahren,
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4 einen
weiteren Positionssensor mit einer dreidimensionalen RFID-Antenne,
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5 eine
Darstellung des Prinzips der Positionserfassung bei einem erfindungsgemäßen
Verfahren,
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6 ein
Objekt mit mehreren Positionssensoren,
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7 eine
Skizze zur Definition unterschiedlicher Grenzwerte und
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8 eine
Darstellung zur Erhöhung der Genauigkeit der Positionserfassung
bei einem erfindungsgemäßen Verfahren.
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In
der 1 ist eine erfindungsgemäße
medizintechnische Anlage 1 dargestellt. Die medizintechnische
Anlage 1 weist unter anderem eine Röntgeneinrichtung 2 mit
einer Patientenlagerung 3 auf. Darüber hinaus
sind verschiedene medizinische Geräte im Raum der medizintechnischen
Anlage 1 angeordnet, von denen hier beispielhaft das medizinische
Gerät 4 dargestellt ist. Das medizinische Gerät 4 ist
ebenso wie die Röntgeneinrichtung 2 und die Patientenlagerung 3 bewegbar.
Darüber hinaus befindet sich in dem Raum der medizintechnischen
Anlage 1 ein Gerätewagen 5 für
medizinische Werkzeuge, der auf Rollen bewegt werden kann.
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Eine
deckengelagerte Bildschirmmatrix 6 kann ebenfalls gedreht
und geschwenkt werden, ist also ein bewegbares Objekt.
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Neben
dem Patienten 7 befindet sich zudem eine Bedienperson 8 im
Raum der medizintechnischen Anlage 1. Mit dem Bezugszeichen 9 ist
ein weiterer Bildschirm bezeichnet.
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Im
Bereich der medizintechnischen Anlage 1 bzw. in dem dargestellten
Raum der medizintechnischen Anlage 1 befinden sich somit
nicht nur bewegbare Objekte, die direkt der medizintechnischen Anlage 1 zuzuordnen
sind, wie beispielsweise die Röntgeneinrichtung 2,
sondern darüber hinaus bewegbare Objekte, die sich bei
Bedarf auch in anderen Räumen befinden können,
wie beispielsweise das medizinische Gerät 4, das
auch bei anderen Anlagen einsetzbar ist. Auch die Personen wie die
Bedienperson 8 und der Patient 7 stellen bewegbare
Objekte dar, die keinen festen Anlagenbestandteil bilden.
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Bei
der dargestellten medizintechnischen Anlage 1 sind alle
diese bewegbaren Objekte mit Positionssensoren 10 versehen
bzw. werden solche Positionssensoren 10 an den Objekten
angeordnet, die es dann ermöglichen, den bewegbaren Objekten eine dreidimensionale
Position im Raum zuzuordnen. Hierzu sind mehrere Sende-/Empfangs-Antennen 11 im
Raum verteilt. Die mehreren Antennen 11 ermöglichen
es, zuverlässig Signale aller Positionssensoren 10 zu
empfangen und gegebenenfalls bei Rückgriff auf eine Mehrzahl
dieser Antennen 11 die räumliche Ortung zu verbessern.
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Im
vorliegenden Fall handelt es sich bei den Positionssensoren 10 um
RFID-Transponder. Demgemäß sind die Sende-/Empfangs-Antennen
für RFID-Signale ausgebildet bzw. handelt es sich um Sendeantennen
für RF-Energie mit entsprechender Empfangsmöglichkeit,
um so eine Positionserkennung durchzuführen.
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Eine
Anzahl der bewegbaren Objekte, beispielsweise die Röntgeneinrichtung 2,
ist mit mehreren Positionssensoren 10 versehen, um so der
größeren räumlichen Ausdehnung dieser
bewegbaren Objekte und einer Mehrzahl von Bewegungsfreiheitsgraden,
die diese gegebenenfalls aufweisen, Rechnung zu tragen.
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Bei
der erfindungsgemäßen medizintechnischen Anlage 1 ist
es somit möglich, über eine gegebenenfalls vorhandene
Auswerteeinheit bzw. -software anhand der erfassten dreidimensionalen
Positionen der Objekte noch bevor es zu einer Kollision kommt die
Bewegung zu unterbrechen oder andere Maßnahmen zu ergreifen.
Alle Objekte können mit Hilfe der Positionssensoren 10 in
ihrer Position im Raum zuverlässig erfasst werden. Dies
gilt auch für Personen ebenso wie für andere Bestandteile,
die der medizintechnischen Anlage l nicht fest zugeordnet sind,
wie beispielsweise das medizinische Gerät 4.
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In
der 2 ist eine Darstellung zur Bewegungsüberwachung
mit einem erfindungsgemäßen Verfahren gezeigt.
Dargestellt sind mehrere Sende-/Empfangs-Antennen 12, bei
denen es sich um Antennen für RFID-Signale bzw. Sendeantennen
für RF-Energie handelt. Daneben ist eine Röntgeneinrichtung 13 zu
sehen. Die Röntgeneinrichtung 13, bei der es sich
in anderen Ausgestaltungen auch um eine andere Untersuchungs- bzw.
The rapievorrichtung handeln kann, beispielsweise um eine Ultraschalleinrichtung
oder dergleichen, steht mit einer Antriebssteuerung 14 in
diesem Fall für die Röntgeneinrichtung 13,
allgemein für eine Untersuchungs- bzw. Therapievorrichtung,
in Verbindung. Die Antriebssteuerung 14 für die
Untersuchungs- bzw. Therapievorrichtung ist an einen Datenbus 15 angebunden.
Daneben besteht eine Verbindung zur Systemsteuerung 16,
die ihrerseits an den Datenbus 15 gekoppelt ist.
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Die
Sende-/Empfangs-Antennen 12 stehen mit einer Sende-/Empfangseinheit 17,
einem sogenannten Interrogator, in Verbindung, der an den Datenbus 15 angebunden
ist. Des Weiteren ist eine allgemeine Spannungsversorgungseinheit 18 vorgesehen.
Ein Datenspeicher 19 ist ebenfalls mit dem Datenbus 15 verbunden.
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Bediener-
bzw. Nutzereingaben sind über eine User-Ein-/Ausgabeeinheit 20 möglich.
Die Antennensignale der Sende-/Empfangs-Antennen 12 werden
in einer Verarbeitungseinheit 21 weiterverarbeitet, um
die Zuordnung einer räumlichen Position zu ermöglichen.
Für die Bewegungsüberwachung ist eine eigens hierzu
ausgebildete Kollisionsüberwachungs- und Auswerteeinheit 22 vorgesehen,
die beispielsweise auf in der Systemsteuerung 16 abgespeicherte
und gegebenenfalls jeweils durchgeführte Bewegungen der
einzelnen Bestandteile der zugrunde liegenden medizintechnischen
Anlage wie der Röntgeneinrichtung 13 bzw. einer
anderen Untersuchungs- und Therapievorrichtung zugreift. Mit der Kollisionsüberwachungs-
und Auswerteeinheit 22 ist es möglich, über
die Definition bestimmter Grenzwerte für den Abstand der
einzelnen Bestandteile bzw. Personen in der medizintechnischen Anlage
relativ zueinander die Bewegung laufend oder in bestimmten Intervallen
zu überwachen. In Abhängigkeit von einer Grenzwertannäherung
bzw. einem Überschreiten von Grenzwerten kann ein Alarmkonzept
oder Maßnahmenkonzept eingeleitet werden, das z. B. aus
einem akustischen oder optischen Alarm, einem Abbremsen einzelner
Bestandteile oder einer Rückmeldung mit Hilfe eines Forced
Feedback bzw. einem Abstoppen von Bewegungen bestehen kann.
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Während
hier separate Sende-/Empfangs-Antennen 12 vorgesehen sind,
kann das erfindungsgemäße Verfahren alternativ
oder ergänzend auch mit an den Komponenten der Untersuchungs- und
Therapievorrichtung angebrachten Empfangseinheiten durchgeführt
werden. In diesem Fall kann bei einer entsprechenden Empfangsfeldstärke
bei Annäherung als Grenzwert das Alarmkonzept eingeleitet
werden.
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Die 3 zeigt
einen Positionssensor 23 als Aufkleber zum Einsatz bei
einem erfindungsgemäßen Verfahren. Der Positionssensor 23 weist
eine eindimensionale RFID-Antenne 24 auf, ebenso wie eine
RFID-Empfangs-, Sende- und Prozessoreinheit 25. In diesem
Fall ist also die RFID-Empfangs-, Sende- und Prozessoreinheit 25 direkt
in dem Positionssensor 23 integriert, so dass über
diese Einheit 25 die Signalfeldstärke von empfangenen
Sensorsignalen aufgenommen werden kann, um in Abhängigkeit
von der Empfangsfeldstärke gegebenenfalls ein Alarmkonzept
einzuleiten.
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Ein
derartiger Aufkleber als Positionssensor 23 kann flexibel
an unterschiedlichsten Anlagenteilen und auch an Personen angebracht
werden. Kommen bewegbare Objekte in einem Raum einer medizintechnischen
Anlage neu hinzu, beispielsweise bewegbare Gerätewagen,
die in unterschiedlichen Räumen einer Klinik eingesetzt
werden, so werden diese einfach mit einem Aufkleber als Positionssensor 23 versehen,
wodurch sie automatisch in das Konzept zur Bewegungsüberwachung
integriert sind. Gegebenenfalls können Informationen in
einer Software einer Auswerteeinheit wie Angaben zur räumlichen Ausdehnung
des mit dem Aufkleber versehenen Objekts ergänzt oder,
falls diese bereits abgespeichert sind, abgerufen werden, um die
Positionsüberwachung zu optimieren. Denkbar ist es z. B.,
dass ein Bediener derartige Angaben über entsprechende Eingabefelder
oder dergleichen in der Software eingibt. In Abhängigkeit
von diesen Angaben können Grenzwerte definiert werden,
die für das Alarmkonzept bestimmend sind.
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In
der 4 ist ein weiterer Positionssensor 26 gezeigt,
bei dem es sich um einen Positionssensor 26 handelt, der
mit einer dreidimensionalen RFID-Antenne 27 ausgestattet
ist. Der Positionssensor 26 ist wiederum als Aufkleber
ausgebildet.
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Die
dreidimensionale RFID-Antenne 27 ist eine Mikro-RFID-Empfangs-/Sendeeinheit,
mit der ein Senden und Empfangen von RFID-Signalen in x-, y- und
z-Richtung möglich ist. Damit ist eine dreidimensionale
Positionserkennung im Raum möglich, wobei die dreidimensionale
RFID-Antenne erfindungsgemäß gleichzeitig zum
Empfang von Signalen anderer Positionssensoren und zum Aussenden
eigener Signale eingesetzt wird.
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Die 5 zeigt
eine Darstellung des Prinzips der Positionserfassung bei einem erfindungsgemäßen
Verfahren. Die Identifizierung erfolgt im dargestellten Fall wiederum über
RF-Signale (Radio-Frequency-Signale) im Zusammenspiel mit einer
magnetischen Ortung. Im Mittelpunkt steht eine Mikro-RFID-Empfangs-/Sendeeinheit 28,
die dreidimensional für die x-, y- und z-Richtung ausgebildet
ist. Über einen Transmitter und Interrogator 29 wird,
wie durch den Pfeil 30 angedeutet ist, neben einem RF-Informationssignal
RF-Energie an die Einheit 28 übertragen. Die Einheit 28 sendet
ihrerseits ein RF-Informationssignal gemäß dem
Pfeil 31 an den Transmitter und Interrogator 29 zurück.
Des Weiteren sendet die Mikro-RFID-Empfangs-/Sendeeinheit 28 gemäß dem
Pfeil 32 ein Signal an einen Magnetfeldsensor 33.
Der Transmitter und Interrogator 29 sowie der Magnetfeldsensor 33 sind
ihrerseits über einen Prozessor 34 miteinander
verbunden. So ist es möglich, die Position eines Objekts,
das mit einem Sensor mit der Einheit 28 z. B. in Form eines
Aufklebers oder Bands versehen ist, dreidimensional im Raum zu bestimmen.
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In
der 6 ist ein Objekt 35 mit mehreren Positionssensoren 36 gezeigt.
Das Objekt 35 ist im dargestellten Fall eine Person, die
einen Positionssensor 36 im Bereich des Kopfes sowie zwei
weitere Positionssensoren 36 im Bereich des linken und rechten
Beins mit sich führt. Um die jeweiligen Positionssensoren 36 sind
Schutzzonen 37 definiert. Die Form und Größe
der Schutzzonen 37 kann so gewählt werden, dass
das gesamte Objekte 35 oder, wie hier, ein im Hinblick
auf Kollisionen gefährdeter Bereich mit Hilfe dieser Schutzzonen 37 abgedeckt wird.
Die Schutzzonen 37 dienen dazu, Grenzwerte für
eine Maßnahmenergreifung bzw. ein Alarmkonzept vorzugeben.
Befindet sich ein anderes Objekt im Bereich der Schutzzonen 37 bzw.
dringt es in eine Schutzzone 37 ein, so werden gegebenenfalls
Warnungen erzeugt bzw. Maßnahmen ergriffen, die beispielsweise
darin bestehen können, dass die Bewegung des anderen Objekts,
beispielsweise eines C-Bogens für Röntgenaufnahmen,
verlangsamt wird. Werden noch mehr Positionssensoren 36 am
Objekt 35 angebracht, so ist es gegebenenfalls möglich,
die Schutzzonen 37 kleiner zu definieren, so dass eine weitere
Annäherung anderer bewegbarer Objekte möglich
ist, ohne dass bereits das Alarmkonzept eingeleitet wird. Damit
ist es möglich, feinere Bewegungen zu ermöglichen
bzw. zu erfassen und dennoch eine wirksame Kollisionsvermeidung
zu erreichen.
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Die
Schutzzonen 37 sind hier kugelförmig dargestellt.
Um gegebenenfalls eine Objektform besser anzunähern, können
aber auch Ellipsoide oder andere Formen verwendet werden.
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Die 7 zeigt
eine Skizze zur Definition unterschiedlicher Grenzwerte bei einem
erfindungsgemäßen Verfahren. Dargestellt ist wiederum
ein bewegbares Objekt 38, bei dem es sich um eine Person handelt.
Die Person weist im Bereich des linken Beins einen Positionssensor 39 auf.
Um den Positionssensor 39 herum befinden sich unterschiedliche Schutzzonen 40, 41 und 42,
die Grenzwerten für die Bewegungsüberwachung entsprechen.
Die Schutzzonen können beispielsweise ellipsenförmig
oder wie hier kreisförmig um den Positionssensor 39 herum angeordnet
sein. Im dreidimensionalen Raum werden entsprechend Ellipsoide bzw.
Kugeln oder andere Formen, in Abhängigkeit von der Form
des bewegbaren Objekts 38 bzw. der Form des Bestandteils
des bewegbaren Objekts 38, das den Positionssensor 39 aufweist,
definiert. Um wie im hier dargestellten Fall ein Bein gegen Kollisionen
zu schützen, ist es überlegenswert, zylinderförmige
Schutzzonen zu definieren. Die kreisförmige Form und die
Radien in der hier gezeigten Darstellung sind also lediglich beispielhaft zu
verstehen. Insbesondere in dem Fall, dass das Objekt noch weitere
Positionssensoren 39 aufweist, sind kleine Radien für
die Schutzzonen 40, 41, 42 vorzuziehen,
um die Bewegungsmöglichkeiten in der medizintechnischen
Anlage nicht unnötig einzuschränken.
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Befindet
sich nun ein anderes bewegbares oder festes Objekt im Bereich der
Schutzzone 42, so wird im vorliegenden Fall ein akustischer
Alarm ausgelöst. Dies ist eine erste Warnung für
den Bediener bzw. die Person, die den Positionssensor 39 trägt. Bei
einer weiteren Annäherung des bewegbaren Objekts 38 an
ein anderes Objekt bzw. eines anderen Objekts an das bewegbare Objekt 38 derart,
dass der Grenzwert, der der Schutzzone 41 zugeordnet ist,
erreicht oder überschritten wird, wird die Bewegungsgeschwindigkeit
des anderen Objekts, beispielsweise eines Anlagenteils, reduziert.
Beim Erreichen der Schutzzone 40 wird automatisch ein Bewegungsstopp
eingeleitet. Dies bedeutet, dass beispielsweise ein C-Arm einer
Röntgeneinrichtung bei einer Annäherung, die der
Schutzzone 40 entspricht, in seiner automatisch gesteuerten
Bewegung gestoppt wird, um eine Kollision mit dem bewegbaren Objekt 38 auszuschließen.
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Die 8 zeigt
eine Darstellung zur Erhöhung der Genauigkeit der Positionserfassung
bei einem erfindungsgemäßen Verfahren, die darauf
basiert, dass neben einer Sende-/Empfangs-Antenne 43, die
zum Empfang bzw. Aussenden von RFID-Signalen bzw. RF-Energie zwecks
Positionserfassung ausgebildet ist, noch weitere alternative bzw.
zusätzliche Sende-/Empfangs-Antennen 44 vorgesehen sind, über
die die Genauigkeit der Positionserkennung bei Bedarf verbessert
werden kann. Zudem ist mit Hilfe der zusätzlichen Sende-/Empfangs-Antennen 44 Si chergestellt,
dass die Signale der Positionssensoren 45 in jedem Fall
von zumindest einer Antenne empfangen werden. Die Positionssensoren 45 sind
im dargestellten Fall an einer Person 46 angeordnet, sie
können jedoch ebenso an anderen bewegbaren Objekten wie
Anlagenteilen oder Gerätewagen und dergleichen angeordnet
sein.
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Mit
Hilfe des Systems der Positionssensoren 45 und der Antennen 43, 44 ist
es möglich, Objekte im Raum zuverlässig dreidimensional
zu erfassen und somit wirksam gegenüber Kollisionen oder
zu großen Annäherungen mit bzw. an andere Anlagenteile
oder Personen und dergleichen abzusichern. Die Positionssensoren 45 bzw.
Bewegungssensoren können Sensoren auf Aufklebern oder in
Armbändern bzw. Klammern, Schilder und dergleichen sein. Für
Personen sind auch Sensoren geeignet, die bereits in Kleidung eingearbeitet
sind. RFID-Sensoren bzw. -Transponder und entsprechende Lesegeräte arbeiten
kabellos und ermöglichen eine relativ preisgünstige
Realisierung der Bewegungsüberwachung. Es können
jedoch ebenso oder ergänzend Positionssensoren 45 bzw.
Sende- und Empfangseinheiten verwendet werden, die auf anderen Prinzipien
aufbauen, beispielsweise auf optischen oder thermischen Wirkprinzipien.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 10200534 [0004]
- - DE 69327436 [0005]
- - DE 19625409 [0006]
- - WO 2006/025003 [0007]