CN103720473B - 一种多自由度病床及磁共振系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多自由度病床及磁共振系统，所述多自由度病床包括床体、沿所述床体长度方向设置的导轨,以及连接并带动所述床体在所述导轨上运动的支撑部件,其中，所述支撑部件上设有换向丝杠，所述换向丝杠上设有与所述床体相连的传动换向机构。本发明提供的多自由度病床及磁共振系统，通过活动支撑部件和换向丝杆上的传动换向机构，将丝杆沿前后方向的转动转化为床体在上下或左右方向移动，从而带动病床在前后、左右和上下方向实现移动，把更大范围的待扫描部位移动到中心均匀磁场区域，增大磁共振扫描的适用范围。

Description

一种多自由度病床及磁共振系统

技术领域

本发明涉及医疗设备领域，尤其涉及一种病床和磁共振系统。

背景技术

在众多的医疗设备领域中，病床是在磁共振系统中，均匀磁场区域非常有限，通常在30-40cm直径的球体范围内。磁共振扫描时，待扫描的部位需要置于该均匀磁场中。通常在做肩部等部位扫描时，由于肩部较宽，肩膀不太容易放置到前述的均匀磁场区域。

目前市场上的超导磁共振系统病床结构如图1所示，病床2设于中空的磁体4内，所述磁体4的内壁设有发射线圈3,磁体4在病床2上方形成均匀磁场区5，病床2沿导轨1进入扫描区域后只能在Z轴方向（前后）移动，不能在X轴（左右）和Y轴（上下）方向移动。如果要增大均匀磁场区域范围，需要改进超导磁体设计，成本很高。因此，有必要对现有用于超导磁共振系统中的病床进行改进，实现多自由度移动。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种多自由度病床及磁共振系统，能够在前后、左右和上下方向实现移动，把更大范围的待扫描部位移动到中心均匀磁场区域，增大磁共振扫描的适用范围。

本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种多自由度病床，包括床体、沿所述床体长度方向设置的导轨,以及连接并带动所述床体在所述导轨上运动的支撑部件,其中，所述支撑部件上设有换向丝杠，所述换向丝杠上设有与所述床体相连的传动换向机构。

进一步地，所述传动换向机构为两幅楔形块，所述一副楔形块沿床体长度方向设置，另一副楔形块沿床体宽度方向设置；所述两幅楔形块分开设置在两根换向丝杠上，每幅楔形块包括一个正螺纹楔形块和一个反螺纹楔形块，所述正螺纹楔形块和反螺纹楔形块与设置在所述床体上的固定楔形块滑动连接。

进一步地，所述沿床体宽度方向设置的楔形块具有两个平行的楔形面。

进一步地，所述传动换向机构包括彼此正交啮合的第一锥齿轮和第二锥齿轮,彼此正交啮合的第三锥齿轮和第四锥齿轮，所述第一锥齿轮和第三锥齿轮分开固定在两根换向丝杠上；所述第二锥齿和第四锥齿分别固定在两根驱动丝杠上，所述第二锥齿连接的驱动丝杠与所述床体垂直，所述第四锥齿连接的驱动丝杠沿所述床体宽度方向设置。

进一步地，所述传动换向机构为两个万向联轴节，所述两个万向联轴节的主动轴分开固定在两根换向丝杠上，一个万向联轴节的从动轴与所述床体垂直，另一个万向联轴节的从动轴沿所述床体宽度方向设置。

进一步地，所述传动换向机构的材料为非铁磁性金属合金、玻纤增强复合材料或碳纤维增强复合材料。

进一步地，所述换向丝杠通过电机或者气动马达驱动。

进一步地，所述换向丝杠与导轨平行设置，所述电机或者气动马达安装在床体的床头或床尾。

本发明为解决上述技术问题还提供一种磁共振系统，包括中空的磁体，其中，在所述磁体形成的磁场区内设置有上述的多自由度病床。

本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明提供的多自由度病床及磁共振系统，通过活动支撑部件和固定在换向丝杆上的传动换向机构，将丝杆沿前后方向的转动转化为床体在上下或左右方向移动，从而带动病床在前后、左右和上下方向实现移动，把更大范围的待扫描部位移动到中心均匀磁场区域，增大磁共振扫描的适用范围。

附图说明

图1为现有用于超导磁共振系统的病床结构示意图；

图2为本发明的多自由度病床结构示意图；

图3为本发明多自由度病床三维移动示意图；

图4为本发明采用正反向楔形块驱动病床Y向运动示意图；

图5为本发明采用正反向楔形块驱动病床X向运动示意图；

图6为本发明采用正交锥齿轮驱动病床Y向运动示意图。

图中：

1导轨2床体3发射线圈

4磁体5均匀磁场区6活动支撑部件

7电机8换向丝杆9正螺纹楔形块

10反螺纹楔形块11第一锥齿轮12第二锥齿轮

13驱动丝杆14固定楔形块

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。

图2为本发明的多自由度病床结构示意图，图3为本发明多自由度病床三维移动示意图。

请参见图2和图3，为了便于描述，设定病床长度方向为Z轴方向，病床宽度方向为X轴方向，垂直病床床面的方向为Y轴方向。本发明提供的多自由度病床可以单独使用，特别设用于超导磁共振系统中，如图2所示，包括床体2，床体2设于中空的磁体4内，磁体4的内壁上设有发射线圈3,磁体4在床体2上方形成均匀磁场区5，其中，床体2通过活动支撑部件6滑动固定在导轨1上，活动支撑部件6上设置有沿导轨1方向延伸的换向丝杆（图未示），所述换向丝杆上设有与床体2相连的传动换向机构。具体运动如下：活动支撑部件6可以带动床体2沿导轨1在Z轴方向滑动，床体2可以相对于活动支撑部件6在X轴和Y轴方向移动，该传动换向机构将换向丝杆沿Z轴（前后）方向的转动转化为床体2在Y轴（上下）或X轴（左右）方向移动。

本发明提供的磁共振系统，床体2进入扫描区域后通过由活动支撑部件6和换向丝杆形成传动换向机构可以在X轴和Y轴方向移动，方便将更大范围的待扫描部位送入均匀磁场区5。床体2在Y方向升高后，可以在Ｘ轴方向移动更大范围，因此，本发明的多自由度病床在大孔径超导磁共振系统上的优势更明显。为了同时实现床体2相对于活动支撑部件6在Ｘ轴和Ｙ轴方向移动，换向丝杆需要两根，一根换向丝杆上的传动换向机构实现X轴方向移动，另一根换向丝杆上的传动换向机构实现Ｙ轴方向移动。传动换向机构可以选用楔形块幅、正交锥齿轮对或者万向联轴节，接下来将一一展开描述。

传动换向机构可采用楔形块结构，以沿病床长度方向设置，推动病床沿Y轴方向运动的楔形块为例，具体连接如图4所示：每幅楔形块包括固定在换向丝杆8上的正螺纹楔形块9和反螺纹楔形块10，所述正螺纹楔形块9和反螺纹楔形块10和设置在床体2上的固定楔形块14滑动相连，即正螺纹楔形块9和反螺纹楔形块10的楔形面向上，两个固定楔形块14直接固定在床体2底部，固定楔形块14的楔形面向下。换向丝杆8的驱动机构除了电机7，也可考虑更为安全的气动马达。考虑磁场影响，换向丝杆8优选与导轨1平行设置，以方便电机7或气动马达优选安装在床体2的床头或床尾，尽量远离均匀磁场区域，从而对均匀磁场区5影响较小。该结构传动过程如下：电机7在Z轴方向的转动，通过换丝杆8驱动一副有正向螺纹的楔形块和和反向螺纹的楔形块相向或相背而行。该副楔形块与床体2上的固定楔形块14相对滑动，从而推动床体2沿Y轴方向移动。

为了分别实现X轴方向和Y轴方向的移动，只需沿X轴方向设置另一幅楔形块即可，两幅楔形块分别固定在两根独立的换向丝杆上。在X轴方向上，由于可以方便地在床体2的左右两侧同时设置固定楔形块14，因此正螺纹楔形块9和反螺纹楔形块10优选具有两个平行的楔形面推动病床沿X轴方向运动，即正螺纹楔形块9的左右两侧对称设置两个固定楔形块14，反螺纹楔形块10的左右两侧也对称设置两个固定楔形块14，共四个固定楔形块14，如图5所示。

为了避免影响均匀磁场区5，正螺纹楔形块9、反螺纹楔形块10、固定楔形块14和丝杆8的材料优选为非铁磁性金属合金、玻纤增强复合材料或碳纤维增强复合材料。

图6为本发明采用正交锥齿轮驱动病床Y向运动示意图。

请继续参见图6，传动换向机构可采用正交锥齿轮对，以Y轴方向为例，具体，包括彼此正交啮合的第一锥齿轮11和第二锥齿轮12，所述第一锥齿轮11固定在换向丝杠8上；所述第二锥齿12固定在驱动丝杠13上，第二锥齿12连接的驱动丝杠13与床体2垂直；该结构传动过程如下：电机7在Z轴方向的转动通过第二正交锥齿轮12转换为Y轴方向的转动。驱动丝杠13为滚珠丝杠副，将回转运动转化为直线运动，从而推动床体2做Y轴方向移动。

同理，通过在X轴向设置彼此正交啮合的第三锥齿轮和第四锥齿轮（图未示），第四锥齿轮连接的驱动丝杠所述床体宽度方向设置即可实现X轴方向转动，在此不再一一赘述。同样为了避免影响均匀磁场区5，正交锥齿轮对和丝杆8的材料优选为非铁磁性金属合金、玻纤增强复合材料或碳纤维增强复合材料。

此外，传动换向机构还可选用由非铁磁性金属合金、玻纤增强复合材料或碳纤维增强复合材料制成的万向联轴节。通过设置两个万向联轴节，所述两个万向联轴节的主动轴分开固定在两根换向丝杠上，一个万向联轴节的从动轴与所述床体垂直，另一个万向联轴节的从动轴沿所述床体宽度方向设置，从而将Z轴转动分别装化为Y轴和X轴的回转。Y轴和X轴的回转可以通过滚珠丝杠副进一步转化为直线运动，在此不再详述。电机7可以通过换向机构做两次或两次以上换向，从而将电机移到离磁场更远的空间，在此不再一一赘述。

综上所述，本发明提供的多自由度病床及磁共振系统，通过活动支撑部件6和固定在换向丝杆8上的传动换向机构，将换向丝杆8沿前后方向的转动转化为床体2在上下或左右方向移动，从而带动病床在前后、左右和上下方向实现移动，把更大范围的待扫描部位移动到中心均匀磁场区5，增大磁共振扫描的适用范围。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (6)

1.一种多自由度病床，包括床体、沿所述床体长度方向设置的导轨，以及连接并带动所述床体在所述导轨上运动的支撑部件，其特征在于，所述支撑部件上设有换向丝杠，所述换向丝杠上设有与所述床体相连的传动换向结构；

所述传动换向机构为两副楔形块，所述一副楔形块沿床体长度方向设置，另一副楔形块沿床体宽度方向设置；所述两副楔形块分开设置在两根换向丝杠上，每副楔形块包括一个正螺纹楔形块和一个反螺纹楔形块，所述正螺纹楔形块和反螺纹楔形块与设置在所述床体上的固定楔形块滑动连接。

2.如权利要求1所述的多自由度病床，其特征在于，所述沿床体宽度方向设置的楔形块具有两个平行的楔形面。

3.如权利要求1所述的多自由度病床，其特征在于，所述传动换向机构的材料为非铁磁性金属合金、玻纤增强复合材料或碳纤维增强复合材料。

4.如权利要求1所述的多自由度病床，其特征在于，所述换向丝杠通过电机或者气动马达驱动。

5.如权利要求1所述的多自由度病床，其特征在于，所述换向丝杠与导轨平行设置，所述床体的床头或床尾安装有电机或气动马达。

6.一种磁共振系统，包括中空的磁体，其特征在于，在所述磁体形成磁场区内设置有包括权利要求1～5中任一项所述的多自由度病床。