DE102011057074A1

DE102011057074A1 - Laufrolle mit eletromagnetischem Drehmoment zur Reibungskompensation für mobile medizinische Vorrichtungen

Info

Publication number: DE102011057074A1
Application number: DE102011057074A
Authority: DE
Inventors: Weijiang Ding; Lihui Jiang
Original assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Current assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Priority date: 2010-12-28
Filing date: 2011-12-27
Publication date: 2012-06-28
Also published as: CN102529574B; CN102529574A; US8760088B2; US20120161675A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Laufrolle für mobile medizinische Vorrichtungen sowie mobile medizinische Vorrichtungen, die eine derartige Laufrolle verwenden. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass an der Laufrolle ein elektromagnetischer Drehmomentausgleichsmotor befestigt ist, und dass ein Teil der durch die Laufrolle hervorgerufenen Reibung dadurch ausgeglichen wird, dass der Motor einer Bremsung bis zu einem gewissen Grad standhalten kann, um ein geeignetes Drehmoment hervorzubringen, so dass dadurch die von der Bedienperson aufzubringende Druckkraft verringert ist. Der elektromagnetische Drehmomentausgleichsmotor kann an dem Lager der Laufrolle befestigt sein, oder es können mehrere elektromagnetische Drehmomentausgleichsmotoren vorhanden sein, die im Inneren der Laufrolle eingebaut sind. Der elektromagnetische Drehmomentausgleichsmotor wird durch das System oder durch den Akkumulator mit Strom versorgt, und die Energieversorgung wird eingeschaltet, wenn sich die Vorrichtung bewegt. Mittels der vorliegenden Erfindung können die Anfahrdruckkraft und die während einer Bewegung für die mobile medizinische Vorrichtung erforderliche Rolldruckkraft reduziert werden, so dass dadurch eine rasche Positionierung erreicht wird.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft mechanische und elektrische Konstruktionen für Laufrollen von medizinischen Vorrichtungen, speziell für Laufrollen von großen oder schweren mobilen medizinischen Bildgebungsdiagnosevorrichtungen.
Beschreibung des Standes der Technik
Wenn eine große oder schwere medizinische Bildgebungsdiagnosevorrichtung häufig zu bewegen ist, muss der Anwender gewöhnlich mit großer Anstrengung schieben, was sehr unbequem ist. Beispielsweise muss das mobile C-Arm-Röntgensystem während einer chirurgischen Operation häufig bewegt und positioniert werden, und die Vorrichtung wird mittels des Griffs bewegt. In einigen speziellen Fällen, beispielsweise auf einem weichen Boden (wie einem Teppich oder dergleichen) ist es darüber hinaus schwieriger, die Vorrichtungen zu bewegen, da das Material des sich bewegenden Mediums einen großen Reibungskoeffizienten aufweist. Darüber hinaus sind derartige Vorrichtungen mit einer größeren Anzahl Antriebsmotoren ausgerüstet oder nutzen beispielsweise Komponenten wie Hochenergieröntgenstrahlgeneratoren, Flachpaneeldetektoren und Kühlsysteme, um dem Bedarf des Marktes zu entsprechen, so dass das Volumen der gesamten Vorrichtung ständig größer und das Gewicht zunehmend schwerer wird. Andererseits, um zu sicherstellen, dass die Anwender die Vorrichtungen bequem bedienen können, erfordert die Konstruktionsspezifikation eine maximale Reduzierung der körperlichen Kraft zur Bedienung; beispielsweise erfordert das mobile C-Arm-Röntgensystem GE OEC 9800, dass die Anfahrdruckkraft auf einem Fliesenboden nicht größer als 12,5 Pfund, und die Rolldruckkraft nicht größer als 6,0 Pfund ist; dass die Anfahrdruckkraft für ein System mit einem Bildschirm von 9 Zoll auf einem Kunstfaserteppichboden nicht größer als 45,0 Pfund ist, und die Anfahrdruckkraft für ein System mit einem Bildschirm von 12 Zoll nicht größer als 50,0 Pfund ist; und dass die Rolldruckkraft für ein System mit einem Bildschirm von 9 Zoll nicht größer als 32,5 Pfund ist, und die Rolldruckkraft für ein System mit einem Bildschirm von 12 Zoll nicht größer als 35,0 Pfund ist.
Kurzdarstellung der Erfindung
Mit Blick auf das oben erwähnte Problem, schafft die Erfindung eine Laufrolle für mobile medizinische Vorrichtungen, dadurch gekennzeichnet, dass an der Laufrolle ein elektromagnetischer Drehmomentausgleichsmotor befestigt ist, um die durch die Laufrolle hervorgerufene Reibung auszugleichen.
Der Schalter des elektromagnetischen Drehmomentausgleichsmotors ist mit dem Griff der mobilen medizinischen Vorrichtung verbunden, und der elektromagnetische Drehmomentausgleichsmotor wird durch Drücken und Ziehen des Griffs eingeschaltet.
Der elektromagnetische Drehmomentausgleichsmotor ist an dem Lager der Laufrolle befestigt.
Es sind zwei elektromagnetische Drehmomentausgleichsmotoren vorhanden, die jeweils an den beiden Seiten im Inneren der Laufrolle eingebaut sind.
Der Strom des elektromagnetischen Drehmomentausgleichsmotors an der Laufrolle wird in Abhängigkeit von der Reibung des Bodens ausgewählt, auf dem sich die medizinische Vorrichtung bewegt.
Falls sich die medizinische Vorrichtung auf einem weichen Boden bewegt, ist an der Laufrolle ein elektromagnetischer Drehmomentausgleichsmotor hoher Leistung befestigt, so dass das Abbremsdrehmoment des elektromagnetischen Drehmomentausgleichsmotors 50–70% des Reibungsdrehmoments beträgt.
Falls sich die medizinische Vorrichtung auf einem harten Boden bewegt, ist ein elektromagnetischer Drehmomentausgleichsmotor mit niedriger Leistung an der Laufrolle befestigt, so dass das Abbremsdrehmoment des elektromagnetischen Drehmomentausgleichsmotors 50–70% des Reibungsdrehmoments beträgt.
Weiter schafft die vorliegende Erfindung ein mobiles C-Arm-Röntgensystem, dadurch gekennzeichnet, dass es die oben beschriebene Laufrolle für mobile medizinische Vorrichtungen aufweist, und dadurch gekennzeichnet, dass es einen Akkumulator aufweist, der mit dem an der Laufrolle angebrachten elektromagnetischen Drehmomentausgleichsmotor verbunden ist, um diesem Leistung zuzuführen.
Die vorliegende Erfindung schafft zudem eine mobile medizinische Vorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass sie die oben beschriebene Laufrolle für mobile medizinische Vorrichtungen aufweist, und dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Akkumulator aufweist, der mit dem an der Laufrolle angebrachten elektromagnetischen Drehmomentausgleichsmotor verbunden ist, um diesem Leistung zuzuführen.
Die vorliegende Erfindung weist beispielsweise die Vorteile auf, dass die Anfahrdruckkraft und die Rolldruckraft während einer Bewegung der mobilen medizinischen Vorrichtungen verringert werden, um ein rasches Positionieren derartiger Vorrichtungen zu erreichen, und dass gleichzeitig die Anforderungen des Arztes an hohe Mobilität, Manövrierbarkeit und Flexibilität erfüllt sind.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 veranschaulicht schematisch das Prinzip des elektromagnetischen Drehmomentausgleichsmotors;
2 zeigt das Erscheinungsbild des elektromagnetischen Drehmomentausgleichsmotors;
3 veranschaulicht schematisch die mechanische Konstruktion einer Elektromagnetismusdrehmoment-Reibungsausgleichlaufrolle gemäß der vorliegenden Erfindung;
4 veranschaulicht schematisch die mechanische Konstruktion eines weiteren Elektromagnetismusdrehmoment-Reibungsausgleichlaufrolle gemäß der vorliegenden Erfindung;
5 zeigt das Diagramm der Druckkraft bei Anwendung der vorderen und hinteren Laufrollen der vorliegenden Erfindung.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden anhand spezieller Ausführungsbeispiele weiter im Einzelnen erläutert, jedoch ist die Erfindung nicht darauf beschränkt.
Die speziellen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiele werde mit Bezug auf die Zeichnungen detailliert erläutert, jedoch sollen diese Ausführungsbeispiele die vorliegende Erfindung nicht beschränken. In den unterschiedlichen Zeichnungen sind übereinstimmende Komponenten durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
1 veranschaulicht schematisch das Prinzip des elektromagnetischen Drehmomentausgleichsmotors. 1(a) zeigt den Fall vor dem Einschalten und 1(b) veranschaulicht, wie der elektromagnetische Drehmomentausgleichsmotor nach dem Einschalten ein Stillstandsdrehmoment erzeugt, d. h. ein Ausgleichsdrehmoment M2.
2 zeigt das Erscheinungsbild des elektromagnetischen Drehmomentausgleichsmotors. Der elektromagnetische Drehmomentausgleichsmotor kann mit Blick auf die Anforderung von Parametern erworben werden.
3 veranschaulicht schematisch die mechanische Konstruktion eines ein Elektromagnetismusdrehmoment-Reibungsausgleichlaufrolle gemäß der vorliegenden Erfindung. Eine derartige Laufrolle ist dünner und ein elektromagnetischer Drehmomentausgleichsmotor 5 ist an dem Lager 7 der Laufrolle befestigt, wobei sein Schalter mit dem Griff der mobilen medizinischen Vorrichtung (beispielsweise des mobilen C-Arm-Röntgensystems) verbunden ist. Stellungen, in denen der Griff gezogen bzw. gedrückt ist, sind mit 7.1 bzw. 7.2 bezeichnet. Wenn die medizinische Vorrichtung geschoben bzw. gezogen wird, wird der elektromagnetische Drehmomentausgleichsmotor eingeschaltet, um ein Abbremsdrehmoment M2 zu erzeugen, und das erforderliche Druckkraftdrehmoment vor dem Ausgleich ist gleich M1. M1 = F_Anfahrkraft × f × R × G × 1/4, mit F_Anfahrkraft gleich der Anfahrdruckkraft, f gleich dem Umwandlungsfaktor zur Normierung, R gleich dem Radius der Laufrolle, G gleich der Erdanziehung, die 9,8 N/m beträgt, und 1/4 kennzeichnet, dass die Druckkraft auf die vier Laufrollen gleichmäßig verteilt ist.
Unter der Annahme von F_Anfahrkraft = 12,5 Pfund, f = 0,45, R = 0,01 m, G = 9,8 N(Newton)/m, gilt M1 = 12,5 × 0,45 × 0,01 × 9,8 × 1/4 = 0,141 N·m.
M2 beträgt etwa 60% von M1, somit gilt M2 = M1 × 60% = 0,084 N·m.
Falls ein größeres Anfahrdrehmoment M2 erforderlich ist, beispielsweise weil eine medizinische Vorrichtungen gewöhnlich auf einem sehr weichen Teppich zu bewegen ist, kann ein elektromagnetischer Drehmomentausgleichsmotor höherer Leistung genutzt werden.
4 veranschaulicht schematisch die mechanische Konstruktion einer weiteren Elektromagnetismusdrehmoment-Reibungsausgleichlaufrolle gemäß der vorliegenden Erfindung. Eine solche Laufrolle ist dicker, und die beiden elektromagnetischen Drehmomentausgleichsmotoren 5 sind jeweils an den beiden Seiten im Inneren der Laufrolle eingebaut. Darüber hinaus kann auf der mobilen medizinischen Vorrichtung (beispielsweise dem mobilen C-Arm-Röntgensystem) ein Akkumulator hinzugefügt sein, um die elektromagnetischen Drehmomentausgleichsmotoren mit Strom zu versorgen. Bei einem Stromausfall des Systems kann dieses mittels der Stromversorgung durch den Akkumulator ohne weiteres und flexibel immer noch über eine relativ große Entfernung bewegt werden.
5 zeigt das Diagramm der Druckkraft bei Anwendung der vorderen und hinteren Laufrollen der vorliegenden Erfindung. In 5(a) ist die Anfahrdruckkraft der Laufrolle mit F1, und die Rolldruckkraft mit F2 veranschaulicht. Unter der Annahme, dass das Reibungsdrehmoment gleich M1 ist, geht aus 5(b) hervor, dass, wenn M2 60% von M1 erreicht, die Anfahrdruckkraft und die Rolldruckkraft der Laufrolle nach dem Anwenden des elektromagnetischen Drehmomentausgleichsmotors auf F3 fallen, wobei F3 etwa gleich 50–70% von F2 ist, beispielsweise 60% beträgt.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Verringerung des Reibungswiderstands kann außer auf das mobile C-Arm-Röntgensystem auch auf andere mobile medizinische Bildgebungsdiagnosevorrichtungen und sonstige mobile medizinische Vorrichtungen angewendet werden.
Obige Beispiele dienen lediglich der Veranschaulichung und nicht einer Beschränkung der vorliegenden Erfindung. Zu beachten ist, dass der Fachmann in der Lage sein wird, viele Verbesserungen, Modifikationen und Änderungen an der vorliegenden Erfindung vorzunehmen, und dass diese Verbesserungen, Modifikationen und Änderungen, die nicht von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abweichen, als in den Schutzumfang der vorliegenden Anmeldung fallend zu erachten sind.
Die Erfindung betrifft eine Laufrolle für mobile medizinische Vorrichtungen sowie mobile medizinische Vorrichtungen, die eine derartige Laufrolle verwenden. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass an der Laufrolle ein elektromagnetischer Drehmomentausgleichsmotor befestigt ist, und dass ein Teil der durch die Laufrolle hervorgerufenen Reibung dadurch ausgeglichen wird, dass der Motor einer Bremsung bis zu einem gewissen Grad standhalten kann, um ein geeignetes Drehmoment hervorzubringen, so dass dadurch die von der Bedienperson aufzubringende Druckkraft verringert ist. Der elektromagnetische Drehmomentausgleichsmotor kann an dem Lager der Laufrolle befestigt sein, oder es können mehrere elektromagnetische Drehmomentausgleichsmotoren vorhanden sein, die im Inneren der Laufrolle eingebaut sind. Der elektromagnetische Drehmomentausgleichsmotor wird durch das System oder durch den Akkumulator mit Strom versorgt, und die Energieversorgung wird eingeschaltet, wenn sich die Vorrichtung bewegt. Mittels der vorliegenden Erfindung können die Anfahrdruckkraft und die während einer Bewegung für die mobile medizinische Vorrichtung erforderliche Rolldruckkraft reduziert werden, so dass dadurch eine rasche Positionierung erreicht wird.

Claims

Laufrolle für mobile medizinische Vorrichtungen, dadurch gekennzeichnet, dass an der Laufrolle ein elektromagnetischer Drehmomentausgleichsmotor befestigt ist, um die durch die Laufrolle hervorgerufene Reibung auszugleichen.
Laufrolle für mobile medizinische Vorrichtungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schalter des elektromagnetischen Drehmomentausgleichsmotors mit einem Griff der mobilen medizinischen Vorrichtung verbunden ist, und dass der elektromagnetische Drehmomentausgleichsmotor durch Drücken und Ziehen des Griffs in Betrieb gesetzt wird.
Laufrolle für mobile medizinische Vorrichtungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der elektromagnetische Drehmomentausgleichsmotor an einem Lager der Laufrolle befestigt ist.
Laufrolle für mobile medizinische Vorrichtungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei elektromagnetische Drehmomentausgleichsmotoren vorhanden sind, die jeweils an den beiden Seiten im Inneren der Laufrolle eingebaut sind.
Laufrolle für mobile medizinische Vorrichtungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistung des elektromagnetischen Drehmomentausgleichsmotors an der Laufrolle mit Blick auf die Reibung des Bodens ausgewählt wird, auf dem sich die medizinische Vorrichtung bewegt.
Laufrolle für mobile medizinische Vorrichtungen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall, dass die medizinische Vorrichtung auf einem weichen Boden bewegt wird, ein elektromagnetischer Drehmomentausgleichsmotor hoher Leistung an der Laufrolle befestigt ist, so dass das Abbremsdrehmoment des elektromagnetischen Drehmomentausgleichsmotors 50–70% des Reibungsdrehmoments beträgt.
Laufrolle für mobile medizinische Vorrichtungen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall, dass die medizinische Vorrichtung auf einem harten Boden bewegt wird, ein elektromagnetischer Drehmomentausgleichsmotor niedriger Leistung an der Laufrolle befestigt ist, so dass das Abbremsdrehmoment des elektromagnetischen Drehmomentausgleichsmotors 50–70% des Reibungsdrehmoments beträgt.
Mobiles C-Arm-Röntgensystem, dadurch gekennzeichnet, dass das System die Laufrolle für mobile medizinische Vorrichtungen nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 7 enthält.
Mobiles C-Arm-Röntgensystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zu dem System ein Akkumulator gehört, der mit dem an der Laufrolle angebrachten elektromagnetischen Drehmomentausgleichsmotor verbunden ist, um ihn mit Strom zu versorgen.
Mobile medizinische Vorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass zu der Vorrichtung die Laufrolle für mobile medizinische Vorrichtungen nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 7 gehört.
Mobile medizinische Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zu der Vorrichtung ein Akkumulator gehört, der mit dem an der Laufrolle angebrachten elektromagnetischen Drehmomentausgleichsmotor verbunden ist, um diesem Leistung zuzuführen.