具体实施方式
以下,对应用本发明的实施方式进行说明。以下,在用于对本发明的实施方式进行说明的所有图中,对具有同一功能的部件标示同一符号,并省略重复的说明。
《第一实施方式》
第一实施方式是在X射线CT装置中应用了本发明的医用图像摄影装置用床(以下简称“床”。)的实施方式,作为床的升降装置使用缩放臂,并将缩放臂的结构部件作为纵向移动装置及横向移动装置共用。
(整体结构)
根据图1对X射线CT装置1的整体结构进行说明。图1是X射线CT装置的整体结构图。图1的X射线CT装置100具有:台架101,其搭载X射线管装置和X射线检测器并在被检测体102的周围旋转,检测透过被检测体102的X射线并发送透射X射线信号;床103,其在顶板上载置被检测体102并将被检测体102向台架101的开口部101a搬运;控制装置104,其按照操作者输入的摄影条件控制X射线CT装置100,一边进行X射线摄影一边接收从台架101发送的透射X射线信号而生成重建图像;显示装置105,其显示利用图像处理部生成的重建图像;操作装置106,其用于对控制装置104输入各种指示。床103是应用了本发明的床,控制装置104进行床103的升降移动、横向移动及纵向移动的控制以及图像处理和输入操作的控制。
(升降装置)
其次,根据图2至图5对床103上配备的升降装置进行说明。图2是表示第一实施方式涉及的医用图像床装置用床的整体结构的主视图。图3是表示在图2中上部框架进行纵向移动并上升后的状态的主视图。图4是表示从a方向观察图2所示的主视图所看到的上部框架下降时的侧视图。图5是表示在图4中上部框架上升,且从正面观察向左方在台架中移动的状态的侧视图。
床103包括:载置被检测体的顶板1;具有使顶板1在长度方向(以下称为“纵向”。)移动的未图示的机构的上部框架2;连接上部框架2及基台8的缩放仪方式的臂部22。
臂部22构成为,使两个缩放臂40、40配置在上部框架2与基台8之间,且缩放臂40、40各自的放大或缩小方向与顶板1的长度方向平行。
各缩放臂40使外侧臂5和内侧臂6以大致X字状交叉,并利用中心销41将交叉的点以能够旋转的方式连结。
内侧臂6的上端部通过旋转轴20与上部框架2侧的导轨支承块15连结,内侧臂6的下端部通过旋转轴21可旋转地与基台8侧的导轨支承块16连结。外侧臂5的上端部通过旋转轴18与上部框架2侧的导轨支承块17连结,外侧臂5的下端部通过旋转轴19可旋转地与固定在基台8的上表面上的固定块14连结。中心销41、旋转轴18、19、20、21在两个缩放臂40、40中共用,因此,两个缩放臂40、40以能够连动的方式连结。另外,旋转轴18、19、20、21可以直接连结上部框架和导轨支承块,也可以如后述的第三实施方式那样经由其他部件间接地连结。
两根引导导轨3、3以顶板1的长度方向与引导导轨3、3的轴向平行的方式安装在上部框架2的从下表面前部至长度方向中央部的左右各端部附近。各缩放臂40的导轨支承块15及17嵌入各引导导轨3,它们沿引导导轨3滑动。另外,在基台8的上表面后部的左右各端部附近具备两根引导导轨4、4。各缩放臂40的导轨支承块16嵌入各引导导轨4,并沿引导导轨4滑动。
在外侧臂5的下端部,液压缸7能够旋转地固定在旋转轴19上。液压缸7的驱动轴与内侧臂6铰链接合。当液压缸7的驱动轴进退时,与该驱动轴的进退连动,内侧臂6及外侧臂5的夹角放大或缩小,导轨支承块15及17沿引导导轨3进行滑动,并且,导轨支承块16沿引导导轨4进行滑动。由此,缩放臂40、40进行伸缩,构成使上部框架2相对于基台8进行升降移动(箭头V方向)的升降装置。
(纵向移动装置)
在导轨支承块15上利用电动机支承框架35固定有电动机9。在电动机9的驱动轴上配备有小齿轮11。另外,在上部框架2的下表面前侧沿引导导轨3配备有与小齿轮11螺合的齿条13。当电动机9旋转时,小齿轮11与齿条13螺合,小齿轮11的旋转运动转换为沿齿条13的直线运动。然后,电动机9和导轨支承块15(以及与其连动的导轨支承块17)沿引导导轨3进行滑动,上部框架2相对于导轨支承块15及导轨支承块17(及基台8)进行相对移动(箭头HL1方向)。由此,构成使载置于上部框架2上的顶板1在朝向开口部101a的方向(以下,在本实施方式中称为“纵向”)上进行移动的纵向移动装置。
(横向移动装置)
其次,根据图6至图9对横向移动装置进行说明。图6是从b方向观察图2所示的主视图所看到的上部框架下降时的侧视图。图7是表示在图6中上部框架上升,且从正面观察向右方在台架中移动的状态的侧视图。图8是表示横向移动装置的主要部分的侧视图的局部放大图。图9是沿图8的A-A’的一剖面放大图。
齿条23沿着在顶板1的顶板面内与上部框架2的长度方向正交的方向(以下称为“横向”)安装在上部框架2下表面后方,该齿条23发挥作为连结左右缩放臂40、40的导轨支承块17彼此的支承部件的功能和传递驱动力的功能。另外,在旋转轴18上利用电动机支承框架34固定有电动机10。在电动机10的驱动轴上连结有小齿轮12,小齿轮12与齿条23啮合。
当小齿轮12在电动机10作用下旋转时,小齿轮12的旋转运动转换为沿齿条23的直线运动,齿条23和导轨支承块17相对于旋转轴18进行相对地横向(箭头HS方向)移动。由此,构成使顶板1及上部框架2相对于开口部101a向左右方向移动的横向移动装置。
(动作说明)
其次,对本实施方式的床103的动作进行说明。升降装置、横向移动装置、纵向移动装置按照来自控制装置104的控制信号控制液压缸7、电动机9、电动机10而执行以下的各动作。
在顶板1从最下位至台架开口部101a的高度位置时,上部框架2进行上升和纵向移动。在上部框架2上升之际,液压缸7伸长,从而使内侧臂6和外侧臂5所成的夹角变化,内侧臂6的导轨支承块16及外侧臂5的导轨支承块17分别沿引导导轨4及3向台架101侧滑动,从图2、图4、图6所示的最低水平向图3、图5及图7所示的最高水平上升。在下降时,各导轨支承块16、17向相反侧(远离台架的方向)滑动。
当上部框架2前进(向接近台架的方向移动)时,电动机9进行旋转,从而使小齿轮11旋转,小齿轮11将齿条13向台架侧输送,追随该输送,导轨支承块15及17在引导导轨3上进行滑动,从而,如图2至图3所示,顶板1及上部框架2相对于基台8前进(箭头HL1方向)。在后退时,电动机9反向旋转。当顶板1进入台架开口部101a内后,使顶板1在未图示的纵向移动装置的作用下相对于上部框架2相对地进行纵向移动(箭头HL2方向)。此时,上部框架2不进行纵向移动而只进行升降移动。即,导轨支承块15被固定,导轨支承块16及17进行滑动。然后,上部框架2进行横向移动,以使有效摄影范围的中心和从体轴偏离的摄影区域的中心(例如心脏的中心)一致。
在进行横向移动之际,通过使安装在旋转轴18上的电动机10旋转,从而使小齿轮12旋转,当将齿条23如图7所示向右输送时,上部框架2伴随导轨支承块17沿旋转轴18向右方进行横向移动。当向左方进行移动时,电动机10反向旋转。
在本实施方式的床103中,在纵向移动和升降移动中共用引导导轨3和导轨支承块15及17、引导导轨4和导轨支承块16,在横向移动和升降移动中共用导轨支承块15及17。并且,使用由小齿轮和齿条的组合构成的驱动机构使导轨支承块15、17和旋转轴20、18沿横向相对移动。由此,能够在不需要设置为用于使上部框架2进行纵向移动及横向移动的多层结构的情况下使床103进行横向移动。另外,由于共用部件,且使上部框架2的纵向移动和升降移动的驱动机构独立,因此,能够自由设定上部框架2的位置,能够在保持现有的床的有效摄影范围的同时,确保床103与台架101之间的作业空间。
另外,在本实施方式的床103中,由导轨支承块17(及15)承受来自图9的箭头所示的上部框架2的载荷,作为承受载荷的部分的导轨支承块17和横向移动装置(电动机10、小齿轮12、齿条23、旋转轴18、导轨支承块17、电动机支承框架34的总称)的距离与在基台8附加配置横向移动装置的情况相比更近,因此,伴随横向移动的变形(歪斜)变小,能够使横向移动的动作更稳定进行。
以上,根据本实施方式涉及的医用图像摄影装置用床,使载置在顶板上的被检测体沿横向移动自如,在进行心脏等特定区域的摄影时,能够降低向非摄影区域的X射线照射。另外,由于最下位的床高度变低,因此,使得幼儿和肢体不自由的被检测体的升降动作更容易进行。此外,能够实现使用于床的部件件数大幅减少和质量轻化、并使可动部及中间支承部件的变形降低。
进而,在本实施方式涉及的床中,由于具有:使上部框架相对于基台进行纵向移动的纵向移动装置和虽未图示但使顶板相对于上部框架进行移动的纵向移动装置,由此,能够在使台架和床的间隔更宽敞的同时,在使顶板的最低水平高度不变的情况下,追加横向移动装置。因此,在床和台架之间具有充分的作业空间,从而容易将被检测体的头部设置在顶板上、以及在床和台架之间设置C型臂X射线透视装置。
在上述实施方式中,作为升降装置的驱动源使用液压缸7,但也可以代替液压缸7而使用电动缸。另外,也可以代替小齿轮和齿条的组合,使用其他的驱动机构、例如滑动衬套。
需要说明的是,在上述实施方式中,对具备两个缩放臂40、40的情况进行了说明,但缩放臂并没有限定为两个,也可以为一个。该情况下,也可以将一个缩放臂与各旋转轴连接,将该旋转轴由左右的导轨支承块支承。
另外,在第一实施方式中,升降装置具有横向移动装置和纵向移动装置,但升降装置仅具有横向移动装置的情况也能够进行顶板的横向移动。该情况下,由于不需要纵向移动装置,因此,使引导导轨3的长度比第一实施方式还短(仅在比长度方向中央靠前配置),并将外侧臂5的上端部经由旋转轴18以能够旋转的方式连结于代替了导轨支承块17的固定块,该固定块固定在上部框架2的下表面。并且,不配置电动机9、小齿轮11、齿条13。并且,使用第一实施方式的横向移动装置,使旋转轴18和固定块沿横向相对移动,从而能够构成升降装置仅具有横向移动装置的床。
《第二实施方式》
第二实施方式涉及第一实施方式的横向移动装置的一代替例的横向移动装置。以下根据图10、图11对第二实施方式涉及的横向移动装置进行说明。图10是第二实施方式涉及的横向移动装置的侧视图,图11是沿图10的B-B’的一剖面放大图。
在第二实施方式的横向移动装置中,旋转轴18使用滚珠丝杠24,从而兼作为滑动轴和驱动轴而使上部框架2进行横向移动。更详细而言,各导轨支承块17具有用于使旋转轴18贯通并对该旋转轴18进行支承的贯通孔17h,在其内周面具有与滚珠丝杠24螺合的螺纹槽(未图示)。
另一方面,利用电动机支承框架34将电动机10固定在外侧臂5的上端部附近。驱动侧带轮27与电动机10的驱动轴连结。在滚珠丝杠24还具有轴侧带轮25。驱动侧带轮27和轴侧带轮25通过同步带26连结。并且,通过旋转驱动电动机10而使驱动侧带轮27旋转,该旋转运动经由同步带26传递到轴侧带轮25上。并且,当轴侧带轮25旋转时,轴侧带轮25与滚珠丝杠24一体旋转,在沿滚珠丝杠24的轴向上,滚珠丝杠24和导轨支承块17、17沿滚珠丝杠24的轴向(横向)进行相对移动。由此,上部框架2与导轨支承块17成为一体而沿横向移动。
《第三实施方式》
以下,根据图12对第三实施方式涉及的横向移动装置进行说明。图12是表示第三实施方式涉及的横向移动装置的侧视图的局部放大图。第三实施方式涉及的横向移动装置是使缩放臂40的旋转轴18和在上部框架2的下表面配备的导轨支承块17经由沿横向的引导导轨28连结的横向移动装置。在该横向移动装置中,将构成升降装置的旋转轴18和构成升降装置及纵向移动装置的导轨支承块17作为横向移动装置的部件共用。在第一、第二实施方式中,导轨支承块具有作为旋转轴承的功能,但第三实施方式中,导轨支承块不具有作为旋转轴承的功能,而是外侧框架5相对于旋转轴18进行旋转。另外,在第一、第二实施方式中,旋转轴18和导轨支承块17直接连结,但在本实施方式中,旋转轴18和导轨支承块17经由后述的横向引导导轨而间接地连结。
如图12所示,第三实施方式涉及的横向移动装置在旋转轴18的左右各端部的上表面具有引导导轨28,在各导轨支承块17、17的下端部沿横向配备有导轨槽17a、17a。通过使引导导轨28沿该导轨槽17a、17a移动,而使导轨支承块17和旋转轴18沿横向相对移动。进而,在本实施方式涉及的横向移动装置中,具有连结左右的导轨支承块17、17彼此的齿条23。
电动机10利用电动机支承框架34固定在旋转轴18的轴向的大致中央部。小齿轮12与电动机10的驱动轴连结,小齿轮12与齿条23啮合。
当电动机10旋转时,在电动机10的驱动作用下小齿轮12旋转。伴随小齿轮12的旋转沿横向输送齿条23。并且,导轨支承块17、17及上部框架2与齿条23成为一体沿横向移动。
《第四实施方式》
第四实施方式涉及与使用了引导导轨的横向移动装置的其他方式相当的横向移动装置,为第三实施方式(图12)的引导导轨和导轨支承块上下颠倒配置的横向移动装置。需要说明的是,在第一、第二实施方式中,旋转轴18与导轨支承块17直接连结,但在本实施方式中,旋转轴18与导轨支承块17经由后述的横向引导导轨、横向导轨支承块和支承块间接地连结。
以下,根据图13、图14对第四实施方式涉及的横向移动装置进行说明。图13是表示第四实施方式涉及的横向移动装置的侧视图的局部放大图,图14是沿图13的C-C’的局部剖面放大图。
在本实施方式涉及的横向移动装置中,在连结左右的导轨支承块17彼此的支承框架29固定有横向移动用的引导导轨28。安装于该引导导轨28的导轨支承块30经由支承块32、33相对于旋转轴18固定。进而,在支承框架29上沿支承框架的长度方向固定有齿条23。利用电动机支承框架34将电动机10固定在使旋转轴18贯通并对旋转轴18进行支承的支承块32上。在电动机10的驱动轴上连结有小齿轮12,该小齿轮12与齿条23啮合。当使电动机10旋转时,小齿轮12进行旋转,输送齿条23,与其连动而输送支承框架29。此时,导轨支承块30沿引导导轨28移动,由此,支承框架29及导轨支承块17和支承块32、33及旋转轴18沿横向相对移动。其结果是,上部框架2进行横向移动。
如图14的剖面图所示,图中的箭头所示的上部框架2的载荷经由引导导轨3、导轨支承块17及支承框架29向位于正下方的引导导轨28及导轨支承块30传递,进而经由支承块32、33直接传递到旋转轴18。
通过如此构成横向移动装置,能够由必要最低限度的部件构成横向移动装置,并且,支承结构牢固,从而能够降低支承结构部的变形而实现驱动机构的精度提高。并且,该载荷支承部的位置关系也与升降移动及纵向移动的位置无关而始终维持,因此,在不经由如公知例的多级结构那样的载荷作用位置不同的中间的框架状支承结构部件的情况下,也能够始终由正下方的结构部直接传递载荷,因此,能够极力降低伴随升降移动及纵向移动的支承结构部的变形。
另外,与上述各实施方式相比,能够缩短旋转轴18的长度,因此,能够进一步缩短横向移动装置的下部结构部(固定侧)的宽度而使装置小型化。
其次,根据图15说明图14所示的机构的代替例。图15是表示图14所示的机构的代替例的主视图的局部剖面放大图。在使用图13、图14所示的引导导轨28和导轨支承块30的情况下,机构的高度向稍高方向变化,但例如图15所示,能够利用在旋转轴18的前后并列配置两根引导导轨28、28和导轨支承块30等的机构,来降低机构的高度。通过将两根引导导轨28、28和导轨支承块30、30并列配置,能够将上部载荷均等分散地进行支承,因此,能够在降低机构高度的同时,与图14相同地直接支承上部框架2的载荷。
根据上述实施方式,在具有升降装置及纵向移动装置的现有的医用图像摄影装置用床中,在不改变最低水平的高度的情况下,追加横向移动装置,将被检测体载置在顶板1上的同时,使被检测体沿横向移动。
进而,通过将升降装置或纵向移动装置的结构部件和横向移动装置的结构部品共用,从而与将横向移动装置设成多级结构(在升降装置及纵向移动装置的高度上增加横向移动装置的厚度的结构)相比,能够实现部件件数的大幅减少和质量轻化、并降低可动部及中间支承部件的变形量。
在上述各实施方式中,在上部框架2的后部配置横向移动装置,但也可以在上部框架2的前侧,即在导轨支承块15和旋转轴20配置横向移动装置。另外,在上述各实施方式中,在前后的任一方具有一个横向移动装置,但也可以在前后分别各配置一个,合计配置两个横向移动装置,也可以具有使两个横向移动装置连动的控制装置。
另外,在上述各实施方式中,使用缩放臂作为臂部22,但代替缩放臂,臂以固定在基台上的固定块为中心,平行地连动并进行旋转从而使上部框架2进行纵向移动的同时进行升降移动的眼镜蛇臂(cobra arms)方式的床也能够应用上述各实施方式。眼镜蛇臂为根据臂的旋转角度而使上部框架2进行纵向移动的装置,因此,通过将眼镜蛇臂应用于本发明,能够在纵向移动装置上配置横向移动装置。
另外,在上述各实施方式中,使用横向移动装置使导轨支承块和旋转轴相对移动,但使包括导轨支承块及旋转轴的上部连接部件和缩放臂或眼镜蛇臂的臂部相对移动也能够实现横向移动。
【符号说明】
1顶板、2上部框架、3引导导轨、4引导导轨、5外侧臂、6内侧臂、7液压缸、8基台、9电动机、10电动机、11小齿轮、12小齿轮、13齿条、14固定块、15导轨支承块、16导轨支承块、17导轨支承块、17a导轨槽、17h贯通孔、18旋转轴、19旋转轴、20旋转轴、21旋转轴、22臂部、23齿条、24滚珠丝杠、25轴侧带轮、26同步带、27驱动侧带轮、28引导导轨、29支承框架、30导轨支承块、32支承块、33支承块、34电动机支承框架、40缩放臂、41中心销、100X射线CT装置、101台架、101a开口部、102被检测体、103床、104图像处理装置、105显示装置、106操作装置