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Die
Erfindung betrifft eine Liegevorrichtung, welche eine Vielzahl von
nebeneinander angeordneten Kammern, die jeweils einen Fluidanschluss
umfassen, eine Vielzahl den Kammern zugeordnete Sensoren, eine Vielzahl
den Kammern zugeordnete steuerbare Ventileinrichtungen sowie ein
mit der Vielzahl der Sensoren und der Vielzahl der Ventileinrichtungen
verbundenes Steuerungssystem zum Steuern der Ventileinrichtungen
in Abhängigkeit
von Signalen der Sensoren, um zwischen den Fluidanschlüssen und
einer Fluidquelle kammerindividuell eine Verbindung zur Druckvariation
in den Kammern auszubilden. Eine solche Liegevorrichtung ermöglicht es,
den Druck in den einzelnen Kammern individuell zu steuern.
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Gemäß dem bekannten
Stand der Technik gibt es eine Fülle
von Liegevorrichtungen, die aufblasbar sind und aus mehreren Fluidkammern
(Luftkammern) bestehen. Sie bieten teilweise die Möglichkeit,
einen Druck oder eine Höhe
der einzelnen Kammern an eine Lagerung eines Nutzers anzupassen.
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Die
Patentschrift
US 6,421,858
B1 offenbart eine Antidekubitus-Matratze, die aus einzelnen
quer zu einer Längsachse
eines Bettes parallel zueinander angeordneten Doppelfluidkammern
besteht. Die Fluidkammern sind in einen Matratzenkörper eingearbeitet,
wobei sich die beiden Doppelkammern jeweils über eine gesamte Breite der
Matratze erstrecken. Die beiden Fluidkammern sind jeweils nur gemeinsam
be- oder entlüftbar.
Eine punktuelle Einstellung eines Kammerdrucks ist nicht möglich. Offenbart ist
ferner eine Steuerung, über
die ein Fülldruck
steuerbar ist, beispielsweise um eine vorgegebene Matratzenhärte mittels
einer Fernsteuerung individuell einzustellen. Eine Anpassung eines
Fluidkammerdrucks an Lageänderungen
eines Nutzers ist nicht vorgesehen.
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In
der
DE 10 2004
041 996 A1 ist eine aus gitterförmig angeordneten Luftkammern
bestehende Liegevorrichtung bekannt, wobei die Höhe der einzelnen Luftkammern
einzeln eingestellt werden kann. Jede Luftkammer weist einen Luftanschluss
auf, in dem ein steuerbares Ventil angeordnet ist. Über eine Steuereinheit
kann individuell das Ventil eines jeden Luftanschlusses geöffnet oder
geschlossen werden. Hierüber können die
Luftkammern individuell mit einer Luftquelle verbunden werden, um
den Druck in der einzelnen Kammer anzupassen. Als Luftquelle ist ein
von einem Linearmotor angetriebener Kolben offenbart, der in einem
Kolbengehäuse
auf- und abbewegbar ist und je nach Bewegungsrichtung eine Druckerhöhung bzw.
Druckerniedrigung in der mit der Luftquelle verbundenen Luftkammer
bewirkt. Ferner sind den Luftkammern zugeordnete Sensoren offenbart,
deren Signale verwendet werden, um eine Druckanpassung der Kammern
zu steuern. Die Steuereinrichtung kann darüber hinaus einen Fluidkammerdruck
prozessgesteuert variieren, um eine Umlagerung einer schlafenden
Person zu bewirken. Ferner ist eine individuelle Druckanpassung
in den einzelnen Luftkammern bei einer erfassten aktiven Umlagerung
der auf der Liegevorrichtung liegenden Person beschrieben, um die
Liegevorrichtung an die entsprechende Haltung der liegenden Person
anzupassen.
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Die
offenbarte Vorrichtung ist zwar grundsätzlich in der Lage, punktuelle
oder gebietartige Anpassungen eines durch die Matratze aufgebrachten Gegendrucks
auf eine liegende Person, der durch den Luftkammerdruck festgelegt
ist, zu variieren oder eine vorgegebene Höhe der Matratze punktuell oder gebietartig
zu variieren, jedoch ist mit der offenbarten Liegevorrichtung eine
solche Anpassung nur schrittweise für die einzelnen Luftkammern
hintereinander über
eine Pumpe möglich.
Hierdurch ist eine schnelle Reaktion auf eine Umlagerung der liegenden
Person nicht möglich.
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Die
Druckschrift
US 4,542,547
A beschreibt eine Matratzeneinheit für ein Bett, die selektiv aufgeblasen
oder entleert werden kann, um die Lage einer auf dem Bett liegenden
Person in einer natürlichen und
sanften Weise zu verändern.
Eine Vielzahl solcher Matratzeneinheiten kann ein Bett bilden. Die einzelnen
Matratzeneinheiten weisen eine Zuführleitung und eine Abgasleitung
auf.
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Aus
der
DE 93 07 696 U1 ist
eine verstellbare Luftmatratze bekannt, die eine obere und eine
untere aufblasbare Füllschicht
umfasst. Die obere aufblasbare Füllschicht
weist in Längserstreckung
der Luftmatratze verlaufende Kunststoffröhren auf, die jeweils einen
Lufteinlassanschluss und einen Luftauslassanschluss aufweisen.
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Entsprechend
weist die untere Füllschicht Reihen
von aufblasbaren Kunststoffröhren
auf, die entlang der Quererstreckung der Luftmatratze angeordnet
sind.
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Aus
der
DE 20 2005
001 252 U1 ist ein aufblasbares Bett bekannt, welches eine
Hauptkammer umfasst, die ein Einlassventil sowie ein Komfortsteuerungsventil
aufweist. Über
das Komfortsteuerungsventil kann der Nutzer selektiv Fluid aus der
Hauptkammer ablassen, um eine Härte
des Bettes einzustellen.
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Aus
der
DE 100 56 235
A1 ist eine Matratze mit unabhängig voneinander aufblasbaren
Kammern sowie ein Verfahren zu deren Betrieb bekannt. Im Betrieb
der Matratze wird eine Vielzahl von unabhängig voneinander aufblasbaren
Kammern jeweils mit einem Füllmedium
auf ein bestimmtes Druckniveau gebracht. Um eine verbesserte Dekubituslagerung
zu ermöglichen,
ist vorgeschlagen, dass das Druckniveau jeder Kammer nach einem
vorgegebenen Druckprofil automatisch verändert wird. Ferner sind Ventile
beschrieben, über
die jeweils mehrere Kammern abgedichtet oder alternativ mit einer
Be- und Entlüftungsleitung
verbunden werden können.
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Aufgabe
der Erfindung ist es daher, eine adaptive Liegevorrichtung bereitzustellen,
die individuell an jedem Auflagepunkt eines Körpers eines Benutzers einen
zuvor programmierten Gegendruck aufbauen kann, und in der Lage ist,
auf Lageänderungen
sehr schnell und ohne Verzögerungen
zu reagieren.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine
Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Bei
der eingangs genannten Vorrichtung ist hierfür vorgesehen, dass die Kammern
jeweils einen weiteren Fluidanschluss aufweisen, über den
individuell gesteuert eine Verbindung mit einer Fluidsenke ausbildbar
ist, wobei die Fluidquelle Fluid zum Steigern eines Fluiddrucks
in den Kammern bereitstellt und die Fluidsenke Fluid zum Absenken
des Fluiddrucks in den Kammern aus den Kammern aufnimmt. Der Erfindung
liegt somit der Gedanke zugrunde, für jede Kammer zwei Fluidanschlüsse vorzusehen.
Ein Fluidanschluss ist hierbei für
ein Zuführen
von Fluid zum Steigern des Drucks vorgesehen und der andere Fluidanschluss
für ein
Entnehmen von Fluid aus der Kammer, um einen Druck in der Kammer
zu senken. Hierdurch wird eine schnellere und parallele Druckänderung
in den Kammern der Liegevorrichtung möglich, da eine Fluidquelle
und eine Fluidsenke jederzeit, d. h. auch gleichzeitig, verfügbar sind. Die
Liegevorrichtung umfasst eine Fluidsenke zumindest teilweise, wobei
die anderen Fluidanschlüsse, die
im Folgenden als die weiteren Fluidanschlüsse bezeichnet sind, mit der
Fluidsenke verbunden sind. Die Fluidsenke ist so ausgebildet, dass
diese einen Unterdruck gegenüber
einem Umgebungsluftdruck aufrechterhält, so dass Fluid individuell
geregelt jeweils schnell aus der Kammern durch den weiteren Fluidanschluss
ausströmen
kann bzw. absaugbar ist. Hierdurch werden Druckanpassungs- und -veränderungsvorgänge möglich, die
mit bekannten Liegevorrichtungen nicht möglich waren. Zeitgleich kann
gezielt in einigen Kammern der Fluiddruck erhöht und in anderen abgesenkt
werden. Es werden Gegendruckmuster ausbildbar, die eine Stimulation
einzelner Körperteile
bewirken können,
die bisher nicht realisierbar sind. Insbesondere Heilungsprozesse
können
hierdurch positiv unterstützt
werden. Ferner wird eine sehr schnelle Reaktion auf Umlagerungen
möglich.
Insbesondere bei frisch operierten Personen kann ein punktuell wirkender
zu hoher Gegendruck einzelner Kammern der Liegevorrichtung eine
Heilung negativ beeinflussen oder sogar bleibende Schäden auslösen. Solche
Nachteile werden durch die Erfindung beseitigt, da eine schnellere
zeitnahe Kammerdruckanpassung gewährleistet wird.
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Um
eine Fluiddruckänderung
in einer Kammer auszuführen,
ist es jeweils nur erforderlich, dass entweder Fluid zugeführt wird,
um einen Fluiddruck in der Kammer zu steigern, oder Fluid aus der
Kammer zu entnehmen, um den Fluiddruck in der Kammer abzusenken.
Daher ist es möglich,
beide Fluidanschlüsse über eine
Ventileinrichtung zu öffnen
und zu schließen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfasst
die Ventileinrichtung ein steuerbares Mehrstellungsventil, dass
in einer ersten Stellung die Kammer gegen den Fluidanschluss und
den weiteren Fluidanschluss abdichtet, in einer zweiten Stellung
den Fluidanschluss mit der Kammer verbindet und die Kammer gegen
den weiteren Fluidanschluss abdichtet und in einer dritten Stellung
den weiteren Fluidanschluss mit der Kammer verbindet und die Kammer gegen
den Fluidanschluss abdichtet. Dies bedeutet, dass in der ersten
Stellung die Kammer gegenüber beiden
Fluidanschlüssen
abgedichtet ist. In der zweiten und dritten Stellung ist jeweils
einer der Fluidanschlüsse
mit der Kammer verbunden. Über
diesen kann entsprechend ein Fluid zugeführt oder abgeführt werden.
Die Nummerierung der Stellungen soll keine Hierarchie der Stellungen
ausdrücken.
Das Ventil wird jedoch die meiste Zeit in der ersten Stellung verharren,
wenn man davon ausgeht, dass die Zeitspannen, die zur Druckanpassung
genutzt werden, klein gegen die tatsächliche Liegezeit eines Nutzers
auf der Liegevorrichtung sind.
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung sieht vor, dass die Liegevorrichtung einen Überdruckbehälter, der
mit den Fluidanschlüssen
der Kammern verbunden ist, und/oder einen Unterdruckbehälter umfasst,
der mit den weiteren Fluidanschlüssen
der Kammern verbunden ist. Ein mit Fluid gefüllter Überdruckbehälter stellt somit ein Fluid
mit Überdruck
zur Verfügung
und erfüllt
die Voraussetzungen als Fluidquelle zu dienen. Entsprechendes gilt
für einen
evakuierten Unterdruckbehälter,
der als Fluidsenke dienen kann. Ein gefüllter Überdruckbehälter und ein evakuierter Unterdruckbehälter stellen somit
eine Fluidquelle und Fluidsenke dar. Vorzugsweise umfasst die Fluidquelle
einen Überdruckbehälter, der
mit den Fluidanschlüssen
der Kammern verbunden ist, und/oder umfasst die Fluidsenke einen Unterdruckbehälter, der
mit den weiteren Fluidanschlüssen
der Kammern verbunden ist. Ein Volumen des Überdruckbehälters und ein weiteres Volumen des
Unterdruckbehälters
sind entsprechend der beim Befüllen
oder Entleeren bereitgestellten Druckniveaus und den Volumina der
Kammern sowie gegebenenfalls einer gewünschten Druckänderungsdynamik
in den einzelnen Kammern entsprechend zu wählen. Unter einer Druckänderungsdynamik
wird hier sowohl ein Umfang der gewünschten Druckänderung
als auch eine Zeitspanne verstanden, innerhalb derer solche Druckänderungen
in einzelnen, mehreren oder gegebenenfalls allen Kammern vornehmbar
sein sollen. Je schneller, je größer und
in je mehr Kammern Druckänderungen
vornehmbar sein sollen, desto größer müssen die
Volumina des Überdruckbehälters und/oder
Unterdruckbehälters
gewählt
werden. Einige Ausführungsformen
können über mehrere Überdruck-
und/oder Unterdruckbehälter
verfügen.
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Die
Liegevorrichtung kann auch mit einer externen Fluidquelle und/oder
einer externen Fluidsenke betrieben werden. Insbesondere in Krankenhäusern, in
denen sowohl Überdruckleitungen
als auch Vakuumleitungen verlegt sind, kann somit eine Liegevorrichtung
ohne eine eigene Fluidquelle und/oder Fluidsenke eingesetzt werden.
Um jedoch Druckschwankungen in einer solchen Medienversorgung auszugleichen
oder zumindest zeitweise von dieser unabhängig zu sein, kann die Fluidquelle
zusätzlich den Überdruckbehälter und/oder
Unterdruckbehälter umfassen.
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Um
die Liegevorrichtung jedoch auch langfristig autark nutzen zu können, ist
bei einer bevorzugten Ausführungsform
vorgesehen, dass die Fluidquelle eine Druckpumpe umfasst. Bei einer
anderen Ausführungsform
ist vorgesehen, dass die Fluidsenke eine Vakuumpumpe umfasst. Als
Vakuumpumpen können
beliebige Pumpen verwendet werden, die für den anfallenden Fluiddurchsatz
anzupassen sind. Auch in Verbindung mit einer Druckpumpe und/oder einer
Vakuumpumpe sind ein entsprechender Einsatz eines Überdruckbehälters und
eines Unterdruckbehälters
von Vorteil, um Druckschwankungen auszugleichen und einen kontinuierlichen
Betrieb der Pumpen überflüssig zu
machen, ohne eine schnelle Reaktionsfähigkeit der Liegevorrichtung
im Hinblick auf Druckänderungen
in den Kammern zu beeinträchtigen.
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Insbesondere,
wenn die Liegevorrichtung einen Überdruckbehälter und/oder
einen entsprechenden Unterdruckbehälter als Pufferreservoirs umfasst, müssen die
Druckpumpe und/oder die Vakuumpumpe nicht fortwährend in Betrieb sein, wie
oben ausgeführt
ist. Um die Druckpumpe und/oder die Vakuumpumpe geeignet ansteuern
zu können,
sind vorzugsweise ein Überdrucksensor
in dem Überdruckbehälter und/oder
ein Unterdrucksensor in dem Unterdruckbehälter vorgesehen. Bei einer
bevorzugten Ausführungsform
sind somit die Druckpumpe und/oder die Vakuumpumpe mit dem Steuerungssystem
verbunden und umfassen der Überdruckbehälter einen Überdrucksensor
und/oder Unterdruckbehälter einen
Unterdrucksensor, wobei die Druckpumpe und/oder die Vakuumpumpe
mittels des Steuerungssystems in Abhängigkeit der Signale des Überdrucksensors
und/oder des Unterdrucksensors gesteuert werden.
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Eine
besonders günstige
Zu- und Abführung des
Fluids zu den Kammern erreicht man bei einer Ausführungsform,
bei der die Kammern in Doppelreihen angeordnet sind, wobei jede
Doppelreihe eine Überdruckleitung,
mit der die Fluidanschlüsse
der Kammern der Doppelreihe verbunden sind, und eine Unterdruckleitung
aufweisen, mit der die weiteren Fluidanschlüsse der Kammern der Doppelreihe
verbunden sind. Die Doppelreihen sind vorzugsweise längs der
Liegevorrichtung ausgebildet. Bei einer anderen Ausführungsform
der Erfindung sind die Doppelreihen quer zur Liegerichtung ausgeführt.
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Bei
einigen Ausführungsformen
kann vorgesehen sein, dass jeder Überdruckleitung und/oder Unterdruckleitung
einer Doppelreihe ein Überdruckbehälter und/oder
ein Unterdruckbehälter
zugeordnet ist. Hierdurch kann der Überdruck bzw. Unterdruck in den Überdruck-
bzw. Unterdruckleitungen der einzelnen Doppelreihen besonders gut
stabilisiert werden.
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Um
eine besonders schnelle Anpassung des Fluiddrucks in den einzelnen
Kammern zu erreichen, ist es vorteilhaft, wenn die Steuerungssignale
für die einzelnen
Ventileinrichtungen von einer kammerindividuellen Steuereinheit
erzeugt werden. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht
daher vor, dass das Steuerungssystem ein Datenbussystem und eine
Vielzahl von über
das Datenbussystem verknüpften
Steuereinheiten umfasst, die den einzelnen Kammern zugeordnet sind
und die den Kammern zugeordneten Ventilsteuerungen steuern.
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Um
einen Prozessablauf, in dem die einzelnen Kammern zu unterschiedlichen
Zeiten und/oder auch unterschiedliche Drücke gebracht werden, ist es
vorteilhaft, wenn das Steuerungssystem eine Hauptsteuerungseinrichtung
umfasst, die mit dem Datenbussystem verbunden ist und an die Steuereinheiten
Vorgabewerte übermittelt. Über den
Datenbus können
Steueranweisungen an die einzelnen Steuereinheiten übermittelt
werden. Werden über
das Datenbussystem nur Vorgabewerte an die Steuereinheiten übermittelt,
so können
diese in Abhängigkeit
von den Signalen der den Kammern zugeordneten Sensoren individuell
eine Fluiddruckanpassung in der ihnen zugeordneten Kammer über ein
Steuern der der Kammer zugeordneten Ventileinrichtung bewirken. Die
Menge an Daten, die über
das Datenbussystem ausgetauscht werden müssen, wird hierdurch stark reduziert.
Die Verwendung eines Datenbusses allgemein senkt die Anzahl der
zu verlegenden Signal- und Steuerleitungen erheblich.
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Die
Steuereinheiten umfassen bevorzugt Mikrocontroller, die preisgünstig und
klein sind und einfach in die Liegevorrichtung integrierbar sind.
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Um
eine mechanische Handhabbarkeit der Liegevorrichtung zu verbessern,
sind die Kammern bei einer bevorzugten Ausführungsform in einem Rahmen
angeordnet. An diesem sind vorzugsweise ferner das Steuerungssystem
und gegebenenfalls vorhandene Überdruck-
und/oder Unterdruckbehälter
befestigt.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
ist das Steuerungssystem ausgebildet, vorgegebene Druckänderungen
programmgesteuert auszuführen.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung ist vorgesehen, dass das Steuerungssystem ausgebildet
ist, Drücke
in den einzelnen Kammern zu erfassen und zu protokollieren.
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Um
eine Programmsteuerung einfach ändern
zu können
und/oder ein Liegeverhalten anhand der protokollierten Drücke einfach
auswerten zu können,
sieht eine bevorzugte Ausführungsform
vor, dass das Steuerungssystem mit einer Ein- und Ausgabeeinheit
gekoppelt ist, über
die Benutzereingaben erfassbar und Nutzerinformationen ausgebbar sind.
Die Ein- und Ausgabeeinheit kann als Schnittstelle ausgebildet sein.
Bei einer anderen Ausführungsform
kann vorgesehen sein, dass die Ein- und Ausgabevorrichtung eine
Tastatur und eine Anzeigeeinrichtung, vorzugsweise mit einer freiprogrammierbaren
Anzeigefläche,
umfasst.
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Die
Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsform
näher erläutert. Hierbei
zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung einer Liegevorrichtung;
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2 eine
schematische Draufsicht auf eine durch einzelne Kammern gebildete
Matratze der Liegevorrichtung;
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3 eine
schematische Darstellung einer einzelnen Kammer in Draufsicht;
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4 eine
Schnittdarstellung einer Kammer nach 3;
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5 eine
schematische Darstellung einer zentralen Steuerung und
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6 eine
schematische Darstellung zur Erläuterung
der einzelnen Kammern zugeordneten Steuereinheiten.
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In 1 ist
schematisch eine adaptive Liegevorrichtung 1 dargestellt.
Eine Liegefläche
der Liegevorrichtung 1 ist durch Kammern 2 gebildet,
die in einem Rahmen 3 angeordnet sind. Die Kammern 2 sind
vorzugsweise in einem n × m-Raster benachbart zueinander
angeordnet. Hierbei existieren zwischen den einzelnen Kammern vorzugsweise
keine Zwischenräume.
Bei anderen Ausführungsformen
sind die Zwischenräume
durch ein vorzugsweise elastisches Matratzenmaterial ausgefüllt. Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
können
benachbarte Kammern eine gemeinsame Trennwand aufweisen.
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Die
einzelnen Kammern 2 sind hohl und innen mit einem Fluid,
vorzugsweise einem Gas, beispielsweise Luft, befüllbar. Hierzu weist jede Kammer 2 einen
Fluidanschluss 4, der zum Zuführen von Fluid vorgesehen ist,
und einen weiteren Fluidanschluss 5 auf, der zum Ablassen
oder Absaugen von Fluid aus der Kammer vorgesehen ist. Der Fluidanschluss
und der weitere Fluidanschluss sind mittels einer Ventileinrichtung 6 gegenüber dem
Innern der Kammer 2 abdichtbar. Der Fluidanschluss 4 ist über eine
vorzugsweise als Überdruckschlauch
ausgebildete Fluidzuführleitung 7 mit
einer Fluidquelle 8 verbindbar oder verbunden. Der weitere
Fluidanschluss 5 ist über
eine vorzugsweise als Unterdruckschlauch ausgebildete Fluidabführleitung 9 mit
einer Fluidsenke 10 verbindbar oder verbunden.
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Um
an jedem Punkt eines Körpers
einer auf der durch die Kammern 2 gebildeten Liegefläche liegenden
Person einen gewünschten
vorgegebenen Gegendruck erzeugen zu können, kann ein Fluiddruck in
den einzelnen Kammern 2 kammerindividuell gesteuert werden.
Der Fluiddruck in den einzelnen Kammern 2 ist jeweils von
der Menge des Fluids in der entsprechenden Kammer 2 abhängig. Zur
Regelung des Kammerdrucks ist es somit notwendig, für eine Druckerhöhung der
Kammer 2 Fluid über
den Fluidanschluss 4 zuzuführen und für eine Druckabsenkung Fluid über den
weiteren Fluidanschluss 5 abzuführen.
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Somit
ist es zur Steuerung des Fluiddrucks in der Kammer notwendig, die
Ventileinrichtung 6 so zu steuern, dass der Fluidanschluss 4 oder
der weitere Fluidanschluss 5 mit dem Innern der Kammer 2 verbunden
wird, um ein Einströmen
bzw. Ausströmen des
Fluids zu ermöglichen.
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Die
Ventileinrichtung 6 umfasst hierzu in einer bevorzugten
Ausführungsform
ein Mehrwegeventil. In einer ersten Stellung dichtet das Ventil
sowohl den Fluidanschluss 4 als auch den weiteren Fluidanschluss 5 gegenüber der
Kammer 2 ab. In einer Befüllstellung, die auch als zweite
Stellung bezeichnet ist, wird der Fluidanschluss 4 mit
der Kammer 2 verbunden, während der weitere Fluidanschluss 5 gegenüber der
Kammer abgedichtet ist. In dieser Stellung kann Fluid aus der Fluidzuführleitung 7 von der
Fluidquelle 8 kommend in die Kammer einströmen. Hierbei
wird ausgenutzt, dass die Fluidquelle 8 Fluid mit einem Überdruck
in die Fluidzuführleitung 7 einspeist. Über eine Öffnungsdauer
der Ventileinrichtung 6, d. h. eine Verweildauer des Ventils
in der Befüllstellung
(zweiten Stellung) wird die Druckerhöhung im Innern der Kammer 2 geregelt.
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Um
eine Druckabsenkung zu erreichen, wird das Ventil in eine dritte
Stellung, welche als Abführstellung
bezeichnet ist, geschaltet, in der der weitere Fluidanschluss 5 mit
der Kammer 2 verbunden ist und der Fluidanschluss 4 gegenüber der
Kammer 2 abgedichtet ist. In dieser dritten Stellung des
Ventils kann Fluid aus der Kammer 2 über den weiteren Fluidanschluss 5 und
die Fluidabführleitung 9 zu
der Fluidsenke 10 strömen.
Die Fluidsenke 10 ist so ausgebildet, dass sie einen Unterdruck
in der Fluidabführleitung 9 aufrechterhält, so dass
Fluid schnell aus der Kammer 2 durch den weiteren Fluidanschluss 5 ausströmen kann
bzw. abgesaugt wird. Über
eine Zeitspanne, in der sich das Mehrstellungsventil in der dritten
Stellung befindet, wird eine Druckabsenkung in der Kammer 2 gesteuert.
Um den Druck kammerindividuell steuern zu können, umfasst jede der Kammern 2 einen
Drucksensor 11 und vorzugsweise eine Steuereinheit 12.
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Bei
dem Drucksensor 11 kann es sich um jeden beliebigen im
Stand der Technik bekannten Drucksensor handeln, der für das entsprechend
verwendete Fluid geeignet ist, einen Druck zu messen. Die Steuereinheiten 12 umfassen
vorzugsweise Mikrocontroller, die einerseits die Signale des Drucksensors 11 erfassen
und auswerten können
und andererseits in der Lage sind, die Ventileinrichtungen 6 zu
steuern. Die Steuerung des Drucks in den jeweiligen Kammern 2 durch
die Steuereinheiten 12 erfolgt vorzugsweise anhand von
Vorgabewerten, die den einzelnen Steuereinheiten 12 über ein
Datenbussystem 13 von einer Hauptsteuereinrichtung 14 übermittelt
werden. Die Hauptsteuereinrichtung 14 bildet gemeinsam
mit den Steuereinheiten 12 ein Steuerungssystem der Liegevorrichtung 1.
Durch ein Vorsehen von den einzelnen Kammern 2 zugeordneten
Steuereinheiten 12 wird es möglich, die einzelnen Kammern 2 sehr
schnell und zeitnah an Veränderungen
angepasst zu steuern und einen Innendruck in den einzelnen Kammern 2 über die
Steuereinheiten 12 im Zusammenwirken mit den Drucksensoren 11 und
Ventileinrichtungen 6 zu steuern und zu regeln. Von der Hauptsteuereinrichtung 14 müssen keine
Steuerimpulse an die einzelnen Ventileinrichtungen 6 direkt übermittelt
werden. Hierdurch wird die von der Hauptsteuereinrichtung 14 zu übermittelnde
Datenmenge drastisch reduziert. Hierdurch ist auch ein Bedarf an Signal-
und Steuerleitungen reduziert. Vorzugsweise werden an die Steuereinheiten 12 nur
jeweils individuelle Vorgabewerte für den jeweiligen Kammerinnendruck übermittelt.
Für die
Einstellung des jeweiligen Drucks entsprechend des Vorgabewertes
sind die Steuereinheiten 12 selbst verantwortlich. Um eine Protokollierung
von Druckänderungen
sowie eine Überwachung
der Funktionstüchtigkeit
der einzelnen Steuereinheiten 12, Drucksensoren 11 bzw.
Kammern 2 zu ermöglichen,
können über das
Datenbussystem 13 auch Informationen von den Steuereinheiten 12 zu
der Hauptsteuereinrichtung 14 übertragen werden.
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Bei
dem Datenbussystem 13 kann es sich um einen parallelen
Datenbus sowie um einen seriellen Datenbus handeln. Im Stand der
Technik sind eine Reihe von Bussystemen bekannt. Wird der Bus als
serieller Bus ausgestaltet, so kann dieser beispielsweise nach dem
CAN-Standard oder dem Flexray-Standard betrieben werden. Diese aus
dem Automobilsektor bekannten Feldbussysteme zeichnen sich durch
eine hohe Robustheit und Zuverlässigkeit aus.
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Mit
der Hauptsteuereinrichtung 14 sind vorzugsweise eine Eingabevorrichtung 15 sowie
eine Ausgabevorrichtung 16 verknüpft. Diese können in einer
Bedieneinrichtung zusammengefasst sein. Hierüber ist es möglich, die
Liegevorrichtung 1 zu bedienen und deren Funktionsweise
zu kontrollieren. Vorzugsweise kann hierüber die Hauptsteuereinrichtung 14 programmiert
werden, um beispielsweise gezielte Umlagerungen eines Patienten
vorzunehmen, um insbesondere dessen Wundliegen zu vermeiden. Die
Hauptsteuereinrichtung 14 kann ferner so ausgebildet sein,
dass sie anhand der von den Steuereinheiten 12 übermittelten
Druckänderungen
eine Lagerungsänderung
der liegenden Person erkennt und die Vorgabewerte für die einzelnen
Kammern 2 entsprechend anpasst, so dass der Kammerinnendruck der
einzelnen Kammern 2 durch die Steuereinheiten 12 entsprechend
angepasst wird. Um eine Programmierung und/oder Überwachung der Liegevorrichtung 1 über eine
externe Vorrichtung, beispielsweise einen externen Computer, zu
ermöglichen,
weist die Vorrichtung vorzugsweise eine Schnittstelle 17 auf.
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Vorzugsweise
ist die Hauptsteuereinrichtung 14 ferner so ausgebildet,
dass sie die Fluidquelle 8 und die Fluidsenke 10 steuern
und/oder regeln kann. Die Fluidquelle 8 umfasst vorzugsweise
eine Druckpumpe 33. Um Druckschwankungen in der Fluidzuführleitung 7 bei
einer Entnahme von Fluid aus dieser mit dem Ziel, einen Innendruck
in den Kammern 12 zu steigern, zu minimieren und um einen
konstanten Betrieb der Druckpumpe 33 überflüssig zu machen, ist vorzugsweise
ein Überdruckbehälter 18 als
Puffergefäß als ein
an der Liegevorrichtung 1 angeordneter Bestandteil der
Fluidquelle 8 vorgesehen. In dem Überdruckbehälter 18 ist ein Hauptdrucksensor 19 angeordnet,
dessen Signale zur Steuerung der Fluidquelle 8, beispielsweise
der Druckpumpe 33 oder eines Einlassventils 32,
verwendet werden.
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Das
Einlassventil 32 kann mit einer externen Fluidquelle 34,
beispielsweise einer Druckluftversorgung einer Krankenhausmedienversorgung,
verbunden sein.
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Die
Fluidsenke 10 umfasst entsprechend vorzugsweise eine Vakuumpumpe 35 und/oder
eine über
ein Auslassventil 22 verbundene externen Fluidsenke 36,
die beispielsweise als Absaug- oder Vakuumleitung einer Krankenhausmedienversorgung ausgebildet
ist. Um auch hier Schwankungen in der Unterdruckleitung, d. h. ein
Ansteigen des Drucks, in der Fluidabführleitung 9 bei einem
Ausströmen
von Fluid aus den Kammern 12 zum Verringern des Kammerdrucks
zu minimieren und einen Dauerbetrieb der Vakuumpumpe zu vermeiden,
ist vorzugsweise ein Unterdruckbehälter 20 als ein an
der Liegevorrichtung 1 angeordneter Bestandteil der Fluidsenke 10 vorgesehen.
In dem Unterdruckbehälter 20 ist
ein Hauptunterdrucksensor 21 angeordnet, dessen Signale
von der Hauptsteuereinrichtung 14 zum Regeln und Ansteuern
der Vakuumpumpe 35 und/oder Steuern des Auslassventils 22 verwendet
werden.
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Bei
einem Betrieb der Liegevorrichtung 1 in einem Krankenhaus
ist somit ein Vorhandensein und/oder eine Verwendung einer in die
Liegevorrichtung 1 integrierten Druckpumpe 33 und/oder
Vakuumpumpe 35 häufig
nicht notwendig. Vielmehr können
Druckluftanschlüsse
und Vakuumanschlüsse
einer Krankenhausmedienversorgung als externe Fluidquelle 34 und
externe Fluidsenke 36 genutzt werden. Bei einer solchen
Ausführungsform
ist es vorteilhaft, wenn zur Steuerung der externen Fluidquelle 34 und/oder
der externen Fluidsenke 36 das Einlassventil 32 und
das Auslassventil 22 vorgesehen sind, die entsprechend
beispielsweise an dem Druckluftanschluss bzw. dem Vakuumanschluss
der Krankenhausmedienversorgung angeschlossen sind. Das Einlassventil 32 und
das Auslassventil 22 sind vorzugsweise mittels der Hauptsteuereinrichtung 14 ansteuerbar.
Die externe Fluidquelle 34 und/oder die externe Fluidsenke 36 können gemeinsam
mit „internen", d. h. an der Liegevorrichtung 1 angeordneten und/oder
befestigten, Bestandteilen der Fluidquelle 8 und/oder Fluidsenke 10 zeitgleich
zusammenwirken.
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Durch
eine gestrichelte Darstellung der Druckpumpe 33, des Einlassventils 32 und
der externen Fluidquelle 34 sowie der Vakuumpumpe 35,
des Einlassventils 22 und der externen Fluidsenke 36 soll angedeutet
werden, dass diese optional und/oder alternativ vorhanden sein können. Auch
wenn der Überdruckbehälter 18 und
der Unterdruckbehälter 20 mit
durchgezogenen Linien dargestellt sind, können diese in einigen Ausführungsformen
fehlen. In bevorzugen Ausführungsformen
sind sie jedoch vorgesehen, da sie ohne eine Anlaufzeit einer der
Pumpen oder einer Öffnungszeit
eines der Einlass- oder Auslassventile jederzeit als Fluidquelle
und/oder Fluidsenke für
eine schnell auszuführende
Druckänderung
in den Kammern 2 zur Verfügung stehen.
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In 2 ist
eine schematisch vergrößerte Ausschnittsansicht
der durch die Kammern 2 gebildeten Matratze 23 dargestellt,
die eine Liegefläche bildet.
Gut zu erkennen ist, dass bei einer bevorzugten Ausführungsform
die Kammern 2 in Doppelreihen angeordnet sind, die sich
entlang einer Längsrichtung 24 einer
Liegefläche
erstrecken. Die Kammern einer Doppelreihe sind jeweils über eine
gemeinsame Fluidzuführleitung 7 und
Fluidabführleitung 9 miteinander
verbunden. Dies bedeutet, dass jeweils die Fluidanschlüsse 4 der
Kammern 2 einer Doppelreihe mit einer Fluidzuführleitung 7 und
alle weiteren Fluidanschlüsse 5 der
Kammern 2 einer Doppelreihe mit einer gemeinsamen Fluidabführleitung 9 verbunden sind.
Die einzelnen Fluidzuführleitungen 7 und
Fluidabführleitungen 9 sind
jeweils miteinander verbunden. Bei anderen Ausführungsformen kann vorgesehen
sein, dass mehrere Fluidquellen und Fluidsenken vorhanden sind,
beispielsweise mehrere Druckluft- und Vakuumanschlüsse einer
Krankenhausmedienversorgung. Hierdurch kann die Fluidzuführung und
-abführung
verbessert werden, so dass eine schnellere Druckanpassung in den
einzelnen Kammern erreicht werden kann. Gut zu erkennen ist in 2 ferner,
dass jeder Kammer 2 jeweils ein Drucksensor 11 und
eine Ventileinrichtung 6 zugeordnet sind. Die Steuereinheiten
sind in dieser Ansicht nicht dargestellt.
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In 3 ist
eine Draufsicht auf eine beispielhafte Kammer 2 gezeigt.
Zu erkennen ist ferner ein Abschnitt der Fluidabführleitung 9.
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In 4 ist
ein Schnitt entlang der Schnittlinie A-A nach 3 schematisch
dargestellt. Bei der dargestellten Ausführungsform sind in einem unteren Bereich 25 der
Kammer 2 sowohl die Ventileinrichtung 6 als auch
der Drucksensor 11 angeordnet. Die Kammer 2 umfasst
einen Kammerhauptraum 26 sowie eine Kammerzuleitung 27.
Der Kammerhauptraum 26 weist ein halbrundes Oberprofil
auf. Der Kammerhauptraum ist über
die Kammerzuleitung 27 und die Ventileinrichtung 6 mit
dem Fluidanschluss 4 und dem weiteren Fluidanschluss 5 verbunden,
die ihrerseits mit der Fluidzuführleitung 7 und
der Fluidabführleitung 9 verbunden
sind. Der Drucksensor 11 ist an der Kammerzuleitung 27 angeordnet.
Bei anderen Ausführungsformen
kann der Drucksensor 11 auch in dem Kammerhauptraum 26 sowie
in einer Seitenwand 28 der Kammer angeordnet sein.
-
In 5 ist
ein Ausschnitt einer Liegevorrichtung dargestellt, anhand dessen
eine Funktionsweise einer Hauptsteuereinrichtung 14 erläutert werden soll.
Die Hauptsteuereinrichtung 14 ist vorgesehen, um eine Druckpumpe 33 der
Fluidquelle 8 und eine Vakuumpumpe 35 der Fluidsenke 10 zu
steuern. Die Druckpumpe 33 ist mit einem Überdruckbehälter 18 verbunden,
der als Pufferreservoir dient. Der Überdruckbehälter 18 ist mit den
Fluidzuführleitungen 7 verbunden,
an den die Fluidanschlüsse
der einzelnen Kammern angeschlossen sind. Der Betrieb der Druckpumpe 33 wird
von der Hauptsteuereinrichtung 14 anhand von Signalen eines
an dem Überdruckbehälter 18 angeordneten
Hauptdrucksensors 19 geregelt. Entsprechend wird die Vakuumpumpe 35 anhand
von Signalen eines an dem Unterdruckbehälter 20 angeordneten
Hauptunterdrucksensors 21 geregelt. Die Vakuumpumpe 35 ist
mit dem Unterdruckbehälter 20 verbunden,
der ebenfalls als Pufferreservoir dient und seinerseits mit den
Fluidabführleitungen 9 verbunden
ist, an die die weiteren Fluidanschlüsse der Kammern angeschlossen
sind. Die Hauptsteuereinrichtung 14 kann über ein
Datenbussystem 13 Vorgabewerte und/oder Steuerbefehle an
die Steuereinheiten ausgeben, die die Ventileinrichtungen der einzelnen
Kammern ansteuern. Die Hauptsteuereinrichtung 14 kann über eine
Bedieneinrichtung 29 bedient werden, in die eine Eingabevorrichtung 15 und eine
Ausgabevorrichtung 16 integriert sind.
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Bei
alternativen Ausführungsformen
kann vorgesehen sein, dass die Hauptsteuereinrichtung direkt die
Ventileinrichtungen der einzelnen Kammern ansteuert. Hierzu ist
es erforderlich, dass die von den einzelnen Drucksensoren 11 gelieferten
Signale dann der Hauptsteuereinrichtung 14 zugeführt werden.
Hierdurch können
die Steuereinheiten eingespart werden.
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6 ist
eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Funktionsweise
der den Kammern zugeordneten Steuereinheiten 12. Die Steuereinheit 12 ist über das
Datenbussystem 13 mit der nicht dargestellten Hauptsteuereinrichtung
informationstechnisch verbunden. Die Steuereinheit 12 empfängt über das
Datenbussystem 13 Vorgabewerte für einen in der zugeordneten
Kammer, von der nur die Kammerzuleitung 27 dargestellt
ist, einzustellenden Fluiddruck. Ferner tauscht die Steuereinheit 12 über das Datenbussystem 13 vorzugsweise
Informationen über
den Fluiddruck in der Kammer aus, so dass die Hauptsteuereinrichtung
diese Drücke
protokollieren kann und Statusinformationen über die Liegevorrichtung bereitstellen
und ausgeben kann. Die Steuereinheit 12 empfängt zum
einen von einem Drucksensor 11 Druckwertsignale 30 und
vergleicht diese mit den Vorgabewerten. Hieraus wird ermittelt,
wie die Ventileinrichtung 6 über Steuerbefehle 31 anzusteuern
ist. Soll der Druck in der Kammer 2 konstant gehalten werden,
so wird die Ventileinrichtung 6 in einer Ruhestellung oder
ersten Stellung gehalten, in der sowohl ein Fluidanschluss 4 als
auch ein weiterer Fluidanschluss 5 gegenüber der
Kammer abgedichtet sind. Soll ein Fluiddruck in der Kammer erhöht werden,
so wird die Ventileinrichtung 6 so angesteuert, dass sich zwischen
dem Fluidanschluss 4 und der Kammer, d. h. der Kammerzuleitung 27,
eine Verbindung ausbildet. In dieser Fluidzuführstellung (zweite Stellung)
eines Mehrstellungsventils der Ventileinrichtung 6 kann Fluid
aus der als Überdruckschlauch
ausgebildeten Fluidzuführleitung 7 durch
den Fluidanschluss 4 in die Kammer, d. h. über die
Kammerzuleitung 27, in den Kammerhauptraum (nicht dargestellt)
strömen. Soll
hingegen ein Fluiddruck in der Kammer abgesenkt werden, so wird
ein Ventil der Fluidsteuereinrichtung 6 in einer Abführstellung
(dritte Stellung) bewegt, so dass sich eine Fluidverbindung zwischen der
Kammerzuleitung 27 und dem weiteren Fluidanschluss 5 und
hierüber über die
als Unterdruckschlauch ausgebildete Fluidabführleitung 9 eine Verbindung
mit der Fluidsenke (nicht dargestellt) ausbildet.
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Zum
Absenken des Fluiddrucks in der Kammer strömt somit aus dem Hauptkammerraum
(nicht dargestellt) über
die Kammerzuleitung 27 die Ventileinrichtung 6 und
den weiteren Fluidanschluss 5 Fluid über die Fluidabführleitung 9 zu
der Fluidsenke (nicht dargestellt).
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Um
die Liegevorrichtung unabhängig
von einer externen Energiezufuhr betreiben zu können und/oder eine Geräuschbelästigung
gering zu halten, kann als Fluidquelle ein Gasdruckbehälter alternativ oder
zusätzlich
zu dem Überdruckbehälter bei
der beschriebenen Ausführungsform
verwendet werden. Als Fluidsenke kann ein Unterdruckbehälter dienen.
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Im
Sinne des hier beschriebenen stellt eine externe Fluidquelle einen
Bestandteil einer Fluidquelle dar. Gleiches gilt analog für eine externe
Fluidsenke. Dieses bedeutet, dass die Fluidquelle und die Fluidsenke
jeweils mehrere Bestandteile umfassen können, die selbstständige Fluidquelle
oder Fluidsenken im strengeren physikalischen Sinne, wie Pumpen, oder
im technisch begrenzteren Sinne, wie Überdruckbehälter oder Unterdruckbehälter, sein
können, wobei
letztere als im technischen begrenztere Sinne bezeichnet sind, da
sie ein begrenztes Reservoir zum Bereitstellen/Aufnehmen von Fluid
darstellen.
-
Die
beschriebene Ausführungsform
und ihre Abwandlungen stellen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
dar. Die einzelnen beschriebenen Merkmale können beliebig miteinander kombiniert werden,
um die Erfindung auszuführen.
Für den Fachmann
ergibt es sich, dass einzelne Merkmale und Merkmalskombinationen
in unterschiedlichen Variationen ausgeführt werden können, um
einzelne Ausgestaltungen der Erfindung zu realisieren.
-
- 1
- Liegevorrichtung
- 2
- Kammern
- 3
- Rahmen
- 4
- Fluidanschluss
- 5
- weiterer
Fluidanschluss
- 6
- Ventileinrichtung
- 7
- Fluidzuführleitung
- 8
- Fluidquelle
- 9
- Fluidabführleitung
- 10
- Fluidsenke
- 11
- Drucksensor
- 12
- Steuereinheit
- 13
- Datenbussystem
- 14
- Hauptsteuereinrichtung
- 15
- Eingabevorrichtung
- 16
- Ausgabevorrichtung
- 17
- Schnittstelle
- 18
- Überdruckbehälter
- 19
- Hauptdrucksensor
- 20
- Unterdruckbehälter
- 21
- Hauptunterdrucksensor
- 22
- Auslassventil
- 23
- Matratze
- 24
- Längsrichtung
einer Liegefläche
- 25
- unterer
Bereich (der Kammer)
- 26
- Kammerhauptraum
- 27
- Kammerzuleitung
- 28
- Seitenwand
- 29
- Bedieneinrichtung
- 30
- Druckwertsignale
- 31
- Steuerbefehle
- 32
- Einlassventil
- 33
- Druckpumpe
- 34
- externe
Fluidquelle
- 35
- Vakuumpumpe
- 36
- externe
Fluidsenke