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Die Erfindung betrifft ein Transportsystem zum Transport eines Patienten in einem Kraftfahrzeug, umfassend eine Patientenauflage, welche mittels eines federnd wirkenden Lagersystems abgestützt ist, und welche mittels eines Aktors mit in vertikaler Richtung wirkenden Aktorkräften beaufschlagbar ist.
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Aus der
DE 198 20 277 C1 ist eine Schwingungsisolationsvorrichtung für Krankentransportfahrzeuge bekannt. Diese weist einen an einem Rahmen des Fahrzeugs zu befestigenden Sockel und ein gegenüber dem Sockel begrenzt bewegliches Krankenlager auf, wobei zwischen dem Krankenlager und dem Sockel eine Führung und eine Feder vorgesehen ist, welche das Krankenlager von Bewegungen des Sockels in Richtung der Führung passiv isoliert. Zusätzlich sind ein Aktuator und ein Wegsensor zwischen dem Lager und dem Sockel vorgesehen, wobei eine Steuereinrichtung den Aktuator in Abhängigkeit eines Wegsignals von dem Wegsensor ansteuert.
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Bei der aus der
DE 198 20 277 C1 bekannten Schwingungsisolationsvorrichtung wird der Aktuator derart angesteuert, dass der Aktuator Bewegungen des Sockels in Richtung der Führung unterhalb einer Grenzfrequenz direkt auf das Krankenlager überträgt. Bei einer Bewegung des Fahrzeugrahmens mit einer niedrigen Frequenz wird diese Bewegung unmittelbar auf das Krankenlager übertragen, während bei hochfrequenten Bewegungen des Rahmens die schwingungsisolierende Wirkung der Feder genutzt wird.
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Es hat sich herausgestellt, dass die aus der
DE 198 20 277 C1 bekannte Schwingungsisolationsvorrichtung nicht geeignet ist, einen höchsten Anforderungen genügenden, schonenden Transport eines leichtgewichtigen Patienten zu gewährleisten. Dies gilt insbesondere beim Transport von Säuglingen. Besonders hohe Anforderungen stellen sich bei Frühgeborenen, welche besonders empfindlich sind.
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Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Transportsystem der eingangs genannten Art so zu verbessern, dass leichtgewichtige Patienten, insbesondere Säuglinge, besonders schonend transportiert werden können.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine erste Erfassungseinrichtung zur Erfassung von Beschleunigungswerten der Patientenauflage vorgesehen ist und dass eine Steuer- oder Regeleinheit vorgesehen ist, mittels welcher der Aktor in Abhängigkeit der erfassten Beschleunigungswerte derart ansteuerbar oder regelbar ist, dass eine Beschleunigung der Patientenauflage minimierende Aktorkräfte bereitstellbar oder bereitgestellt sind.
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Bei dem erfindungsgemäßen Transportsystem wird entlang einer vertikalen Bewegungsachse die Beschleunigung der Patientenauflage erfasst. Die Beschleunigung der Patientenauflage ergibt sich unmittelbar aus der Summe der an der Patientenauflage angreifenden Kräfte. Dies sind die Gewichtskraft, welche durch das Gesamtgewicht der Patientenauflage und des Patienten bestimmt ist, sowie die Kräfte, die von dem Lagersystem und von dem Aktor auf die Patientenauflage ausgeübt werden. Unter Berücksichtigung der erfassten Beschleunigungswerte ist es nunmehr möglich, die Aktorkräfte so auszulegen, dass zukünftig sich einstellende, an der Patientenauflage anliegende Beschleunigungswerte minimiert werden. Die Erfassung der Beschleunigungswerte ermöglicht eine besonders schnelle und genaue Regelung des Aktors, da diese Erfassung keine tatsächliche Bewegung der Patientenauflage voraussetzt.
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Bei der aus der
DE 198 20 277 C1 bekannten Erfassung der Position der Patientenauflage muss diese zunächst eine Positionsänderung durchlaufen, bevor eine Ansteuerung des Aktors erfolgen kann.
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Der erfindungsgemäße Aktor ermöglicht, anders als bei der
DE 198 20 277 C1 , eine aktive Schwingungsdämpfung der Patientenauflage. Diese aktive Schwingungsdämpfung kann unabhängig von einer Anregungsfrequenz, mit welcher die Patientenauflage durch dynamische Kräfte angeregt wird, bereitgestellt werden. Darüber hinaus ist es möglich, anders als bei der
DE 198 20 277 C1 , dass das Lagersystem eine dämpfend wirkende Dämpfer-Komponente umfasst, sodass das Lagersystem auch von einer Bewegungsgeschwindigkeit der Patientenauflage abhängige, dämpfend wirkende Lagerkräfte bereitstellen kann.
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Ein besonders schonender Transport eines Frühgeborenen wird ermöglicht, wenn die Patientenauflage einen Inkubator umfasst. Hierunter wird ein Behälter verstanden, welcher zur Aufnahme eines Frühgeborenen dient und ggfs. mit zusätzlichen Einrichtungen zur Lebenserhaltung des Frühgeborenen ausgestattet ist, beispielsweise mit einer Heizung und/oder einer Sauerstoffversorgung.
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Bevorzugt ist es, wenn das Lagersystem und der Aktor parallel geschaltet sind, sodass die von dem Lagersystem auf die Patientenauflage und die von dem Aktor auf die Patientenauflage ausgeübten Kräfte einander nicht gegenseitig beeinflussen.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Aktor in Form eines elektro-mechanischen Linearmotors ausgebildet ist. Ein solcher Linearmotor ermöglicht eine besonders rasche Bereitstellung auch hoher Aktorkräfte.
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Eine besonders gute Integration des Transportsystems in ein Kraftfahrzeug ergibt sich, wenn das Lagersystem und der Aktor zumindest mittelbar an einem Bauteil des Kraftfahrzeugs abgestützt sind, welches Teil der gefederten Masse des Kraftfahrzeugs ist. Bei einem solchen Bauteil handelt es sich beispielsweise um eine Transportkabine des Kraftfahrzeugs, insbesondere um deren Kabinenboden.
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Ein besonders schonender Transport von Patienten wird ermöglicht, wenn eine zweite Erfassungseinrichtung zur Erfassung von Beschleunigungswerten des Bauteils vorgesehen ist, an welchem sich das Lagersystem und der Aktor zumindest mittelbar abstützen, und wenn der Aktor in Abhängigkeit der mit der zweiten Erfassungseinrichtung erfassten Beschleunigungswerte ansteuerbar oder regelbar ist. Dies ermöglicht eine besonders frühzeitige Erkennung erhöhter Beschleunigungswerte, welche beispielsweise bei Überfahrt einer Bodenwelle oder eines Bordsteins auftreten.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass eine weitere Erfassungseinrichtung zur Erfassung einer Position der Patientenauflage entlang einer vertikalen Bewegungsachse vorgesehen ist, und dass der Aktor in Abhängigkeit der mit der weiteren Erfassungseinrichtung erfassten Positionswerte ansteuerbar oder regelbar ist. Hierdurch kann die auf Beschleunigungswerten basierende Regelung mit einer auf Positionswerten basierenden Regelungskomponente überlagert werden.
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Insbesondere ist es bevorzugt, wenn in der Steuer- oder Regeleinheit mindestens ein Positionswert hinterlegt ist, welcher sich auf eine entlang der vertikalen Bewegungsachse untere Endposition und/oder obere Endposition der Patientenauflage bezieht, und wenn der Aktor in Abhängigkeit des mindestens einen Positionswerts ansteuerbar oder regelbar ist. Hierdurch kann verhindert werden, dass eine Patientenauflage, welche sich in einer Endposition oder in einer hierzu benachbarten Position befindet, mit Aktorkräften beaufschlagt wird, welche zwar zu einer Minimierung der Beschleunigung der Patientenauflage führen würden, jedoch auch bewirken würden, dass die Patientenauflage durch die Aktorkraft in die Endposition verbracht oder in der Endposition mit einer Aktorkraft beaufschlagt wird, was letztlich zu einem unerwünscht hohen Beschleunigungswert der Patientenauflage führen würde.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass eine gegen die Gewichtskraft der Patientenauflage wirkende Vorspannung des Lagersystems derart einstellbar oder eingestellt ist, dass sich ohne Wirkung einer Aktorkraft ein in vertikaler Richtung statischer Zustand der Patientenauflage ergibt. Dies hat den Vorteil, dass der Aktor keine Aktorkräfte bereitstellen muss, welche zum Ausgleich der Gewichtskraft oder eines Teils der Gewichtskraft dienen. Der Aktor kann in diesem Fall ausschließlich zur Ausübung von Aktorkräften verwendet werden, wenn die Patientenauflage sich in einem nicht-statischen Zustand befindet.
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Bevorzugt ist es ferner, wenn sich der statische Zustand in einer Mittelposition der Patientenauflage entlang der vertikalen Bewegungsachse ergibt. Hierdurch steht ein in beiden Richtungen, also nach oben und unten ausreichender Bewegungsspielraum zur Verfügung, innerhalb welchem beschleunigungsminimierende Aktorkräfte auf die Patientenauflage ausgeübt werden können.
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Vorzugsweise umfasst das Lagersystem eine federnd wirkende Feder-Komponente, deren Feder-Kennlinie mittels der Steuer- oder Regeleinheit veränderbar ist. Bei der Feder-Komponente kann es sich beispielsweise um eine mechanisch wirkende Feder mit einer einstellbaren Feder-Vorspannung oder um eine pneumatische Feder handeln, welche ein gasförmiges Medium umfasst, dessen Druck einstellbar ist. Dies ermöglicht eine einfache Anpassung der Steigung der Feder-Kennlinie.
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Bevorzugt ist es ferner, wenn das Lagersystem eine dämpfend wirkende Dämpfer-Komponente umfasst, deren Dämpfer-Kennlinie mittels der Steuer- oder Regeleinheit veränderbar ist. Insbesondere ist es möglich, dass eine Anpassung der Dämpfer-Kennlinie in Abhängigkeit einer Feder-Kennlinie einer Feder-Komponente erfolgt.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Kraftfahrzeug, umfassend eine ungefederte Masse, eine gefederte Masse und ein vorstehend beschriebenes Transportsystem, wobei das Lagersystem und der Aktor des Transportsystems an einem Bauteil des Kraftfahrzeugs abgestützt sind, welches Teil der gefederten Masse des Kraftfahrzeugs ist.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung bevorzugter Ausführungsbeispiele.
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In der Zeichnung zeigen:
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1 eine Draufsicht einer Ausführungsform eines Kraftfahrzeugs mit einer Transportkabine und mit einer Ausführungsform eines Transportsystems;
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2 eine perspektivische Ansicht des Transportsystems, umfassend eine Patientenauflage;
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3 eine schematisierte Seitenansicht des Transportsystems;
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4 ein Diagramm zur Veranschaulichung unterschiedlicher Kräfte, welche in unterschiedlichen Positionen der Patientenauflage auf diese wirken;
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5 einen Wirkungsplan einer Regelung des Transportsystems;
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6 eine schematische Darstellung einer Schaltung zur Beeinflussung einer Kennlinie einer Feder-Komponente eines Lagersystems des Transportsystems; und
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7 eine schematische Darstellung unterschiedlicher Kennlinien der Feder-Komponente.
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Eine Ausführungsform eines Kraftfahrzeugs ist in 1 dargestellt und insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet. Das Kraftfahrzeug 10 weist eine Fahrerkabine 12 und eine Transportkabine 14 auf. Diese können, wie in der Zeichnung dargestellt, voneinander getrennt sein oder so miteinander verbunden sein, dass ein Durchgang von der Fahrerkabine 12 in die Transportkabine 14 ermöglicht wird.
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Die Transportkabine 14 ist zum Transport eines Patienten ausgebildet. In der Transportkabine 14 ist ein insgesamt mit den Bezugszeichen 16 bezeichnetes Transportsystem angeordnet. Das Transportsystem 16 erstreckt sich in Querrichtung des Kraftfahrzeugs 10. Insbesondere ist das Transportsystem 16 zumindest im Wesentlichen zentriert zwischen einer vorderen Fahrzeugachse 18 und einer rückwärtigen Fahrzeugachse 20 angeordnet.
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Die Transportkabine 14 dient ferner zur Anordnung weiterer Gegenstände, beispielsweise von Sitzen 22 für Arztpersonal und/oder von Aufbewahrungsbehältern 24 zur Aufbewahrung medizinischer Geräte.
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Die Transportkabine 14 ist mit einer auf Höhe des Transportsystems 16 angeordneten Seitentür 26 und/oder mit einer am rückwärtigen Ende des Kraftfahrzeugs 10 angeordneten Hecktür 28 zugänglich.
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Unter Bezugnahme auf 2 umfasst das Transportsystem 16 ein Gestell 30, mittels welchem das Transportsystem 16 mit einem Kabinenboden 31 der Transportkabine 14 verbunden ist. Das Gestell dient zur Aufnahme eines insgesamt mit dem Bezugszeichen 32 bezeichneten Lagersystems, welches eine insgesamt mit dem Bezugszeichen 34 bezeichnete Patientenauflage entgegen der Wirkung der Gewichtskräfte der Patientenauflage 34 abstützt. Das Lagersystem 32 umfasst eine federnd wirkende Feder-Komponente 35 und optional eine dämpfend wirkende Dämpfer-Komponente 36, welche schematisch in 3 dargestellt ist.
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Die Feder-Komponente 35 ist beispielsweise in Form einer Luftfeder ausgebildet und umfasst eine Luftkammer 38 (vgl. 6), welche fluidwirksam mit einem Luftausgleichsbehälter 40 verbindbar ist, beispielsweise unter Verwendung eines Schaltventils 42 (vgl. 6 und 2).
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Die Patientenauflage 34 umfasst insbesondere eine Plattform 44, welche direkt von dem Lagersystem 32 abgestützt ist oder, wie in der Zeichnung dargestellt, unter Zwischenschaltung eines Trägers 46, welcher von dem Lagersystem 34 abgestützt ist.
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Bevorzugt ist es, wenn die Plattform 44 entlang eines Verschiebewegs 48 relativ zu dem Träger 46 verschiebbar ist, um bei Bedarf die Plattform 44 seitwärts zu verschieben, um die Plattform 44 bei geöffneter Seitentür 26 aus der Transportkabine 14 heraus in die Umgebung des Kraftfahrzeugs 10 zu verlagern.
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Die Patientenauflage 34 umfasst ferner einen auf der Plattform angeordneten Inkubator 50 zur Aufnahme eines Säuglings, insbesondere eines Frühgeborenen. Der Inkubator 50 ist vorzugsweise so orientiert, dass der Säugling oder das Frühgeborene quer zu einer Längsrichtung des Kraftfahrzeugs 10 orientiert transportiert werden kann.
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Das Transportsystem 16 umfasst ferner einen Aktor 52, welcher insbesondere in Form eines elektro-mechanischen Linearmotors 54 ausgebildet ist.
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Zur Energieversorgung des Aktors 52 umfasst das Transportsystem 16 eine Batterie 56. Die Versorgung des Aktors 52 mit elektrischer Energie ist mittels einer Steuer- oder Regeleinheit 58 steuerbar oder regelbar.
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Das Lagersystem 32 und der Aktor 52 wirken parallel zueinander, wie dies schematisch auch in 3 dargestellt ist. 3 verdeutlicht, dass das Kraftfahrzeug 10 eine ungefederte Masse 60, ein Feder-Dämpfungs-System 62 und eine gefederte Masse 64 umfasst. Das in 2 dargestellte Transportsystem 16 sowie die Transportkabine 14 sind Teil der gefederten Masse 64 des Kraftfahrzeugs 10.
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Das Transportsystem 16 umfasst ferner eine erste Erfassungseinrichtung 66, welche beispielsweise in Form eines Beschleunigungssensors 68 ausgebildet ist. Der Beschleunigungssensor 68 ist beispielsweise unmittelbar mit einem Bauteil der Patientenauflage 34 verbunden. Es ist aber auch möglich, die Beschleunigung der Patientenauflage 34 indirekt, beispielsweise optisch oder modellbasiert (beispielsweise über die Kraft der Feder-Komponente 35), zu erfassen.
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Optional ist eine zweite Erfassungseinrichtung 70 vorgesehen, welche ebenfalls insbesondere in Form eines Beschleunigungssensors 72 ausgebildet ist. Dieser ist mit dem Gestell 30 des Transportsystems 16 oder mit einem Bauteil der Transportkabine 14 verbunden und dient zu Erfassung von Beschleunigungen des Gestells 30.
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Bevorzugt ist es, wenn das Transportsystem 16 eine weitere Erfassungseinrichtung 74 zur Erfassung einer Position der Patientenauflage 34 entlang einer vertikalen Bewegungsachse 76 der Patientenauflage 34 umfasst. Die weitere Erfassungseinrichtung 74 ist insbesondere in Form eines Positionssensors 78 ausgebildet.
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Die Patientenauflage 34 kann entlang der vertikalen Bewegungsachse 76 gesehen unterschiedliche Positionen einnehmen, beispielsweise eine in 3 dargestellte Mittelposition, eine untere Endposition 80 oder eine obere Endposition 82. Bei der Mittelposition handelt es sich beispielsweise um die geometrische Mittellage zwischen den Endpositionen 80 und 82 oder um eine definierte Position außerhalb der Mittellage, vorzugsweise um eine gegenüber der Mittellage nach oben in Richtung auf die Endposition 82 versetzte Position, welche einen besseren Ausgleich von unten eingeleiteter Stöße ermöglicht.
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Eine Beschleunigung der Patientenauflage 34, insbesondere des Inkubators 50, hängt von einer an der Patientenauflage 34 resultierenden Kraft ab. Hierbei wirken die Gewichtskraft der Patientenauflage 34 in vertikaler Richtung nach unten. Ferner ist die Patientenauflage 34 mit einer Lagerkraft beaufschlagt, welche durch die Kraft der Feder-Komponente 35 bestimmt ist und (sofern vorhanden) durch die Kraft der Dämpfer-Komponente 36. Ferner wirken bei entsprechender Ansteuerung des Aktors 52 Aktorkräfte auf die Patientenauflage 34.
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In 4 ist beispielhaft eine Feder-Kennlinie 84 der Feder-Komponente 35 dargestellt. Ferner ist ein beispielhafter Verlauf 86 für von dem Aktor 52 erzeugte Aktorkräfte dargestellt. Für dieses Beispiel ergibt sich ein resultierender Kraftverlauf 88.
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Der Verlauf 86 der Aktorkräfte ist beispielsweise so gewählt, dass in einem mittleren Bereich 90 entlang der Bewegungsachse 76 eine resultierende Kraft gleich Null ist. In diesem Bereich wirkt der Aktor 52 dämpfend, indem er durch Anregung von außen bedingte dynamische Kräfte kompensiert.
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In zu den Endpositionen 80 bzw. 82 benachbarten Bereichen unterstützt der Aktor 52 die Feder-Komponente 35 und hat eine federnde Wirkung. Dies hat den Vorteil, dass ein Anschlagen der Patientenauflage 34 gegen eine der Endpositionen 80, 82 verhindert werden kann.
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Zur Ermittlung der von dem Aktor 52 auf die Patientenauflage auszuübenden Aktorkräfte kann beispielsweise eine Regelung verwendet werden, welche in 5 anhand eines Wirkungsplans dargestellt ist. Da das Gestell 30 mit dem Kabinenboden 31 der Transportkabine 14 verbunden ist, ist das Gestell 30 während einer Fahrt des Kraftfahrzeugs 10 Beschleunigungen az30 ausgesetzt. Das Gestell bewegt sich mit einer Geschwindigkeit vz30 und nimmt in vertikaler Richtung eine Position sz30 ein. Auf die Patientenauflage 34 wirken Beschleunigungen az34. Die Geschwindigkeit der Patientenauflage 34 in vertikaler Richtung ist vz34, und die Position der Patientenauflage 34 entlang der vertikalen Bewegungsachse 76 ist sz34. Die Bewegungen des Gestells 30 und der Patientenauflage 34 haben einen Einfluss darauf, wie stark die Feder-Komponente 35 des Lagersystems 32 komprimiert wird. Daher bestimmen die Größen sz30 und sz34 und die Kennlinie 84 der Feder-Komponente 35 eine an der Patientenauflage 34 angreifende Federkraft 92.
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Falls das Lagersystem 32 eine Dämpfer-Komponente 36 umfasst, bestimmt sich eine an der Patientenauflage 34 angreifende Dämpfer-Kraft 94 durch die Geschwindigkeit vz30 des Gestells 30 und durch die Geschwindigkeit vz34 der Patientenauflage 34, und zwar in Abhängigkeit einer Dämpfer-Kennlinie 96.
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Die Patientenauflage 34 ist ferner einer Gewichtskraft 98 ausgesetzt, welche in Abhängigkeit der Erdbeschleunigung durch die Masse der Patientenauflage 34 und des Patienten bestimmt ist.
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Während des Betriebs des Kraftfahrzeugs 10 ist die Patientenauflage 34 dynamisch bedingten Anregungen ausgesetzt. Die Beschleunigung az34 der Patientenauflage 34 wird mittels der ersten Erfassungseinrichtung 66 erfasst und der Steuer- oder Regeleinheit 58 zugeführt, welche ihrerseits den Aktor 52 ansteuert.
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Die Ansteuerung des Aktors 52 zur Erzeugung von Aktorkräften 99 erfolgt zusätzlich unter Berücksichtigung der mittels der weiteren Erfassungseinrichtung 74 erfassten Position der Patientenauflage 34 entlang der vertikalen Bewegungsachse 76. In Abhängigkeit der erfassten Position wird über eine Zuordnungsvorschrift, beispielsweise mittels einer Kennlinie 100, ein Beschleunigungs-Sollwert 102 ermittelt. Dieser Sollwert 102 und der tatsächlich anliegende Wert der Beschleunigung az34 werden summiert und der sich ergebende Wert als Eingangsgröße für die Steuer- oder Regeleinheit 58 verwendet. Die Steuer- oder Regeleinheit 58 stellt in Abhängigkeit dieser Eingangsgröße eine Stellgröße bereit, welche die Energiezufuhr zu dem Aktor 52 und somit Betrag und Richtung der Aktorkräfte 99 beeinflusst.
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Vorzugsweise ist der Verlauf der Feder-Kennlinie 84 der Feder-Komponente 35 veränderbar. Dies wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die 6 und 7 beschrieben. Die Feder-Komponente 35 umfasst beispielsweise eine Druckluftversorgung 104, welche mittels eines Rückschlagventils 106 fluidwirksam mit dem Ausgleichsbehälter 40 verbindbar ist. Durch das Rückschlagventil 106 ist eine Rückströmung von Druckluft aus dem Ausgleichsbehälter 40 blockiert.
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Entsprechend der Stellung des Schaltventils 42 kann eine fluidwirksame Verbindung zwischen der Luftkammer 38 und dem Ausgleichsbehälter 40 hergestellt oder unterbrochen werden. Ist diese Verbindung hergestellt, ergibt sich ein flacherer Verlauf der Feder-Kennlinie 84 (vgl. 7). Ist die genannte Verbindung unterbrochen, hat die Federkennlinie einen steileren Verlauf 108.
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Durch Steuerung des Schaltventils 42 in Abhängigkeit der Position der Patientenauflage 34 zwischen den Endpositionen 80 und 82 kann auch eine resultierende Kennlinie 110 erzeugt werden, welche in mittleren Positionen der Patientenauflage 84 eine niedrigere Steigung aufweist, und welche in zu den Endpositionen 80 und 82 benachbarten Positionen der Patientenauflage 34 eine höhere Steigung aufweist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19820277 C1 [0002, 0003, 0004, 0008, 0009, 0009]
