DE102008035196A1 - Diagnostikeinrichtung mit einem Knickarmroboter mit Kabelführung - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Diagnostikeinrichtung mit - einem Knickarmroboter (1), der einen dreidimensional verstellbaren Roboterarm (7) aufweist, - einer Bildaufnahmeeinheit (3, 4), die von dem Knickarmroboter (1) direkt oder mittels eines Trägers (2) gehaltert und um ein Drehzentrum oder eine Drehachse drehbar ist, - einer Versorgungsleitung (9) für die Bildaufnahmeeinheit (3, 4) und - einer Tragvorrichtung (12 bis 16) zur Halterung der Versorgungsleitung (9), wobei am Roboterarm (7) eine Kabelführung (10) für die Versorgungsleitung (9) vorgesehen ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Diagnostikeinrichtung mit einem Knickarmroboter, der einen dreidimensional verstellbaren Roboterarm aufweist, mit einer Bildaufnahmeeinheit, die von dem Knickarmroboter direkt oder mittels eines Trägers gehaltert und um ein Drehzentrum oder eine Drehachse drehbar ist, mit einer Versorgungsleitung für die Bildaufnahmeeinheit und mit einer Tragevorrichtung zur Halterung der Versorgungsleitung.
  • In letzter Zeit wurde ein roboterbasiertes C-Bogen-System als neue Röntgendiagnostikeinrichtung eingeführt, das beispielsweise in der Broschüre "Introducing Artis zeego. The multiaxis system for Interventional Radiology. Are you ready to zee the future?" der Siemens AG, 02. 2008, Order No. A91AX-20805-11C2-7600, Druckzeichen CC AX 20805 WS 02085, beschrieben ist. Die Verkabelung dieses Roboter-Systems ist an der Raumdecke befestigt und wird direkt zum C-Bogen geführt, wie dies beispielsweise den Figuren auf Seite 9 der Broschüre zu entnehmen ist.
  • Da Roboter-Systeme mehr Freiheitsgrade besitzen als bisher übliche C-Bogen-Geräte, hat diese Bewegungsfreiheit einen erhöhten Einfluss auf die Kabelführung. Die Folge des derzeitigen Aufbaus ist, dass sich das Kabel bei der Roboterbewegung verklemmen und beispielsweise am Patiententisch hängen bleiben kann. Dies wiederum führt einerseits dazu, dass der Workflow bei den Anwendern behindert wird. Andererseits wird eine mechanische Belastung auf die Verkabelung ausgeübt, wodurch deren Lebensdauer herabgesetzt wird.
  • Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, eine Diagnostikeinrichtung der eingangs genannten Art derart auszubilden, dass die Freiheitsgrade des Roboter-Systems unterstützt, der Workflow beim Anwender verbessert und die Lebensdauer der Verkabelung erhöht werden.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass am Roboterarm eine Kabelführung für die Versorgungsleitung vorgesehen ist. Auf diese Weise kann sich das Kabel nicht mehr frei im Raum bewegen und in beliebigen Positionen am C-Bogen-System oder Knickarmroboter ein- oder festklemmen.
  • Erfindungsgemäß kann die Kabelführung in dem Roboterarm integriert oder rohrförmig ausgebildet und an dem Roboterarm angebracht sein.
  • In vorteilhafter Weise kann die Versorgungsleitung in der Kabelführung fixiert sein oder in der Kabelführung frei laufen.
  • Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die in der Kabelführung frei laufende Versorgungsleitung je nach C-Bogen Bewegung durch Federkraft der Tragevorrichtung gespannt wird, die eine Deckenaufhängung sein kann.
  • Die mechanische Belastung auf die Verkabelung kann unabhängig von der Roboterbewegung möglichst gering gehalten werden, wenn die Enden der Kabelführung trichterförmig abgeschrägt sind.
  • Die Lebensdauer der Verkabelung kann erhöht werden, wenn zur Reduzierung der mechanischen Belastung auf die Versorgungsleitung der Kabeleintritt am C-Bogen derart gewählt wird, dass für die am meisten gebräuchlichen Positionen (Ausrichtungen) des C-Bogens eine geringe Kabelkrümmung gegeben ist.
  • Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Bildaufnahmeeinheit aus einer Röntgenquelle und einem Röntgendetektor besteht, wobei die Bildaufnahmeeinheit von dem Knickarmroboter direkt oder mittels eines Trägers gehaltert und um ein Drehzentrum oder eine Drehachse in der Ebene des Röntgendetektors drehbar ist.
  • Erfindungsgemäß kann die Versorgungsleitung aus einem Kabel, einem Kabelstrang oder mehreren Kabelsträngen und/oder Kühlmittelleitungen bestehen.
  • Die Kabelstränge und/oder Kühlmittelleitungen können auch auf n Versorgungsleitungen aufgeteilt sein, die jeweils entlang des Roboterarms zum C-Bogen geführt sind.
  • Die Versorgungsleitung kann einen Rillschlauch aufweisen, in dem mehrere Kabelstränge und/oder Kühlmittelleitungen verlegt sind.
  • Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 ein Röntgen-C-Bogen-System mit einem erfindungsgemäß ausgestatteten Knickarmroboter als Haltevorrichtung,
  • 2 eine vergrößerte Ansicht einer zweidimensional verfahrbaren Deckenaufhängung für die Versorgungsleitung,
  • 3 eine erfindungsgemäße Kabelführung und
  • 4 eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Knickarmroboters.
  • In der 1 ist eine Röntgendiagnostikeinrichtung dargestellt, die einen an einem Ständer in Form eines sechsachsigen Knickarmroboters 1 drehbar gelagerten C-Bogen 2 aufweist, an dessen Enden eine Röntgenstrahlungsquelle, beispielsweise ein Röntgenstrahler 3, und ein Röntgenbilddetektor 4 als Bildaufnahmeeinheit angebracht sind.
  • Mittels des beispielsweise aus der DE 10 2005 012 700 A1 bekannten Knickarmroboters 1, welcher bevorzugt sechs Drehachsen und damit sechs Freiheitsgrade aufweist, kann der C-Bogen 2 beliebig räumlich verstellt werden, zum Beispiel indem er um ein Drehzentrum zwischen dem Röntgenstrahler 3 und dem Röntgendetektor 4 gedreht wird. Das erfindungsgemäße Röntgensystem 1 bis 4 ist insbesondere um Drehzentren und Drehachsen in der Ebene des Röntgenbilddetektors 4 drehbar, bevorzugt um den Mittelpunkt des Röntgenbilddetektors 4 und um den Mittelpunkt des Röntgenbilddetektors 4 schneidende Drehachsen.
  • Der bekannte Knickarmroboter 1 weist ein Grundgestell auf, welches beispielsweise auf einem Boden fest montiert ist. Daran ist drehbar um eine erste Drehachse ein Karussell befestigt. Am Karussell ist schwenkbar um eine zweite Drehachse eine Roboterschwinge angebracht, an der drehbar um eine dritte Drehachse ein Roboterarm 7 befestigt ist. Am Ende des Roboterarms 7 ist drehbar um eine vierte Drehachse eine Roboterhand angebracht. Die Roboterhand weist ein Befestigungselement auf, welches um eine Rotationsachse rotierbar und um eine senkrecht dazu verlaufende fünfte Drehachse schwenkbar ist.
  • Der Röntgenbilddetektor 4 kann ein rechteckiger oder quadratischer, flacher Halbleiterdetektor sein, der vorzugsweise aus amorphem Silizium (a-Si) erstellt ist.
  • Im Strahlengang des Röntgenstrahlers 3 befindet sich auf einem Patientenlagerungstisch 5 zur Aufnahme beispielsweise eines Herzens ein zu untersuchender Patient 6.
  • Zur Versorgung der Bildaufnahmeeinheit 3, 4 mit elektrischer Energie sowie zur Ableitung der erfassten Röntgenbilder ist eine Versorgungsleitung 9 als Verkabelung vorgesehen, die in einem Kabeleintritt 8 am C-Bogen 2 in diesen eintritt und zu den Komponenten der Bildaufnahmeeinheit 3, 4 geführt wird.
  • Die Versorgungsleitung 9 kann aus einem Kabelstrang oder mehreren Kabelsträngen bestehen und auch Kühlmittelleitungen enthalten. Die Versorgungsleitung 9 kann von einem Rillschlauch ummantelt sein. Die Kabelstränge und/oder Kühlmittelleitungen können auf n Versorgungsleitungen aufgeteilt werden, die jeweils entlang des Roboterarms 7 zum C-Bogen 2 geführt werden, wo sie über n Kabeleintritte in den C-Bogen geführt werden.
  • Erfindungsgemäß wird die Versorgungsleitung 9 durch eine an dem Roboterarm 7 fest angebrachte Kabelführung 10 gehalten und geführt, wie dies noch später genauer erläutert wird.
  • In der 2 ist eine mit einem Schienensystem 11 an einer Decke eines Operationssaals angebrachte Deckenaufhängung für die Versorgungsleitung 9 dargestellt. Das Schienensystem 11 weist zum Beispiel ein erstes Schienenpaar 12 auf, auf dem ein Schlitten 13 in eine erste Richtung verfahrbar ist, und ein weiteres senkrecht zu dem ersten Schienenpaar 12 angeordnetes, an der Decke befestigtes Schienenpaar 14, auf welchem das erste Schienenpaar 12 verfahrbar ist. Auf diese Weise ist eine zweidimensionale Bewegung entlang der Decke möglich. An dem Schlitten 13 sind außerdem eine erste Aufwicklungsvorrichtung 15 sowie ein drehbarer Ausleger 16 zur Halterung der Versorgungsleitung 9 mittels eines federbelasteten Seilzugs 17 angeordnet. Die Deckenaufhängung kann auch mittels anderer Mechanismen, beispielsweise mehrgelenkige Tragarme, zweidimensional bewegbar sein.
  • Bei Veränderungen der räumlichen Position des C-Bogens 2 fährt der Schlitten an der Decke automatisch derart mit, dass er sich immer in der gleichen relativen Position zum C-Bogen 2 befindet, um so eine optimale Zuführung der Versorgungsleitung zu ermöglichen.
  • In der 3 ist die Kabelführung 10 schematisch dargestellt. Sie besteht aus einem Haupt- oder Mittelteil 18, der gerade oder gebogen, gegebenenfalls auch flexibel ausgeführt sein kann. Die beiden Endteile 19 der Kabelführung 10 sind trichterförmig ausgebildet, so dass die Versorgungsleitung 9 leicht eingeführt werden kann und bei einem eventuellen Abknicken nicht so stark belastet wird. In der Kabelführung 10 kann die Versorgungsleitung 9 fixiert oder frei beweglich sein.
  • In der 4 ist eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Diagnostikeinrichtung dargestellt. Der Aufbau gleicht im Wesentlichen dem der in 1 wiedergegebenen Ausführungsform. Lediglich die Kabelführung 10 ist nicht außen am Roboterarm 7 befestigt, sondern in dem Roboterarm 7 integriert. Sie besteht beispielsweise aus einem Kanal innerhalb des Roboterarms 7, der gerade oder gebogen, gegebenenfalls auch flexibel ausgeführt sein kann. Die Einführungsöffnungen sind in diesem Falle ebenfalls trichterförmig ausgebildet. Die von der Deckenaufhängung 12 bis 16 zum Roboterarm 7 geführte Versorgungsleitung 9 besteht in diesem Beispiel aus einem Rillschlauch, in dem ein Kabelstrang oder mehrere Kabelstränge und/oder Kühlmittelleitungen geführt sind. In der Kabelführung 10 werden diese auf zwei Versorgungsleitungen 9 aufgeteilt, die am Roboterarm 7 austreten und zu beiden Seiten des C-Bogens 2 über Kabeleintritte 8 in diesen geführt sind.
  • Durch die Führung der Verkabelung zusätzlich zur Deckenaufhängung entlang des Roboterarms 7 kann sich die Versorgungsleitung 9 nicht mehr frei im Raum bewegen und in beliebigen Positionen am C-Bogen-System ein- oder festklemmen.
  • Für die am Roboterarm 7 befestigte Kabelführung 10 sind zwei unterschiedliche Ausführungen sinnvoll:
    • – Die Versorgungsleitung 9 ist in der Kabelführung 10 fixiert. Bei dieser Variante muss die Länge der Versorgungsleitung 9 zum C-Bogen 2 so vorgegeben werden, dass alle Positionen des C-Bogens 2 anfahrbar sind.
    • – Die Versorgungsleitung 9 läuft frei in der Kabelführung 10. Je nach Bewegung des C-Bogens 2 wird die Versorgungs leitung 9 nach- bzw. zurückgezogen. Das Zurückziehen (Spannen) der Versorgungsleitung 9 wird beispielsweise durch die Federkraft des an der Deckenaufhängung angeordneten Seilzugs 17 bewirkt.
  • In beiden Fällen sollte das distale und proximale Ende der Kabelführung 10 abgeschrägt werden, so dass die mechanische Belastung auf die Verkabelung unabhängig von der Roboterbewegung möglichst gering bleibt.
  • Die Befestigung der Verkabelung am Roboterarm 7 ist nicht auf eine Kabelführung 10 beschränkt; es sind auch mehrere Befestigungsstellen entlang des Roboterarms 7 denkbar.
  • Um die mechanische Belastung auf die Verkabelung weiter zu reduzieren wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, den Kabeleintritt 8 am C-Bogen 2 derart anzuordnen, dass Kabelkrümmungen vermindert und damit die Lebensdauer der Versorgungsleitung 9 erhöht wird.
  • Darüber hinaus kann die mechanische Belastbarkeit der Versorgungsleitung 9 verbessert werden, indem man die Kabelstränge und/oder Kühlmittelleitungen auf n Versorgungsleitungen verteilt, die jeweils entsprechend obiger Beschreibung entlang des Roboterarms 7 geführt werden. Zum Beispiel könnten bei zwei Versorgungsleitungen 9 eine an der linken und eine an der rechten Seite in den C-Bogen 2 geführt werden. Der Kabelquerschnitt der Versorgungsleitung 9 würde sich halbieren und dadurch würde sich die Flexibilität des Bündels erhöhen. Da sich flexiblere Versorgungsleitungen 9 bei Roboterbewegungen leichter ausrichten können und auch engere Biegeradien möglich sind, verringert sich die mechanische Beanspruchung.
  • Aufgrund der Freiheitsgrade von roboterbasierten C-Bogen-Systemen bereitet die derzeitige Verkabelung Schwierigkeiten. Mit der hier beschriebenen, am Roboterarm 7 befestigten Kabelführung 10 sollen die Vorteile des Roboter-Systems – die sechs Freiheitsgrade – unterstützt werden. Die beschriebene Kabelführung 10 und die veränderte Befestigung am C-Bogen 2 sollen einerseits eine Workflow-Verbesserung beim Anwender sowie andererseits eine Lebensdauererhöhung der Verkabelung bewirken.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 102005012700 A1 [0021]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • - ”Introducing Artis zeego. The multiaxis system for Interventional Radiology. Are you ready to zee the future?” der Siemens AG, 02. 2008, Order No. A91AX-20805-11C2-7600, Druckzeichen CC AX 20805 WS 02085 [0002]

Claims (13)

  1. Diagnostikeinrichtung mit – einem Knickarmroboter (1), der einen dreidimensional verstellbaren Roboterarm (7) aufweist, – einer Bildaufnahmeeinheit (3, 4), die von dem Knickarmroboter (1) direkt oder mittels eines Trägers (2) gehaltert und um ein Drehzentrum oder eine Drehachse drehbar ist, – einer Versorgungsleitung (9) für die Bildaufnahmeeinheit (3, 4) und – einer Tragevorrichtung (12 bis 16) zur Halterung der Versorgungsleitung (9), dadurch gekennzeichnet, dass am Roboterarm (7) eine Kabelführung (10) für die Versorgungsleitung (9) vorgesehen ist.
  2. Diagnostikeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kabelführung (10) in dem Roboterarm (7) integriert ist.
  3. Diagnostikeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kabelführung (10) rohrförmig ausgebildet und an dem Roboterarm (7) angebracht ist.
  4. Diagnostikeinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungsleitung (9) in der Kabelführung (10) fixiert ist.
  5. Diagnostikeinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungsleitung (9) in der Kabelführung (10) frei läuft.
  6. Diagnostikeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Kabelführung (10) frei laufende Versorgungsleitung (9) je nach C-Bogen-Bewegung durch Federkraft der Tragevorrichtung (12 bis 16) gespannt wird.
  7. Diagnostikeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragevorrichtung eine Deckenaufhängung (12 bis 16) ist.
  8. Diagnostikeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden der Kabelführung (10) trichterförmig abgeschrägt sind.
  9. Diagnostikeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Reduzierung der mechanischen Belastung auf die Versorgungsleitung (9) der Kabeleintritt (8) am C-Bogen derart gewählt wird, dass für die am meisten gebräuchlichen Positionen (Ausrichtungen) des C-Bogens eine geringe Kabelkrümmung gegeben ist.
  10. Röntgendiagnostikeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildaufnahmeeinheit (3, 4) aus einer Röntgenquelle (3) und einem Röntgendetektor (4) besteht, wobei die Bildaufnahmeeinheit (3, 4) von dem Knickarmroboter (1) direkt oder mittels eines Trägers (2) gehaltert und um ein Drehzentrum oder eine Drehachse in der Ebene des Röntgendetektors (4) drehbar ist.
  11. Röntgendiagnostikeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungsleitung (9) aus einem Kabel, einem Kabelstrang oder mehreren Kabelsträngen und/oder Kühlmittelleitungen besteht.
  12. Röntgendiagnostikeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kabelstränge und/oder Kühlmittelleitungen auf n Versorgungsleitungen (9) verteilt werden, die jeweils entlang des Roboterarms (7) zum C-Bogen (2) geführt sind.
  13. Röntgendiagnostikeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungsleitung (9) einen Rillschlauch aufweist, in dem mehrere Kabelstränge und/oder Kühlmittelleitungen verlegt sind.
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