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Die Erfindung betrifft ein Gestell eines Computertomographiegerätes aus Mineralguss sowie ein Herstellungsverfahren eines solchen Gestells. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Computertomographiegerät mit einem solchen Gestell.
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Ein in der Medizintechnik bereits eingesetztes Diagnoseverfahren ist die Computertomographie. In einem solchen Verfahren wird ein zu untersuchender Bereich eines Objektes oder Patienten scheibenweise mit Strahlung bestrahlt und es werden aus verschiedenen Richtungen zweidimensionale Aufnahmen jeweils einer Scheibe des zu untersuchenden Objektes oder Patienten im zu untersuchenden Bereich aufgenommen. Eine Bildrekonstruktion aus den gewonnenen Aufnahmen ermöglicht anschließend die zwei- oder dreidimensionale Darstellung des zu untersuchenden Bereichs und trägt zur Herstellung einer Diagnose bei. Die hierfür verwendeten Computertomographiegeräte weisen üblicherweise ein Gestell auf, das sich aus einem stationären und ggf. einem kippbaren Teil zusammensetzt. Dabei sind der stationäre und der kippbare Teil als tragender Rahmen oder tragende Struktur ausgebildet und werden in der Regel als stationäre bzw. kippbare Gantry bezeichnet. Der stationäre Teil trägt unter anderem den rotierenden Teil samt kippbarem Rahmen des Computertomographiegerätes, welcher ein aus zumindest Detektor und Strahlungsquelle bestehendes Aufnahmesystem aufweist. Der rotierende Teil des Computertomographiegerätes besitzt eine zylindrische Form und ist um die Zentralachse des Zylinders rotierbar. Üblicherweise ist die Zentralachse des rotierenden Teils parallel zur Standfläche des stationären Teils also zur Bodenebene angeordnet. Computertomographiegeräte weisen außerdem eine Patientenaufnahmevorrichtung auf, in welcher ein Patient aufgenommen und durch den Messbereich im Tunnelinneren des Zylinders, also im Tunnelinneren des rotierbaren Teils des Computertomographiegerätes, entsprechend bewegt wird. Einige Computertomographiegeräte weisen außerdem Vorrichtungen auf, welche das Kippen eines Teiles des Gestells, samt rotierendem Teil, gegenüber dem stationären Gestell des Gerätes ermöglichen.
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Computertomographische Verfahren fordern eine sehr präzise Anordnung des gesamten medizinischen Gerätes. Außerdem werden in einem Computertomographiegerät hohe Massen stark beschleunigt. Einem Computertomographiegerät werden daher in mechanischer Hinsicht hohe technische Anforderungen gestellt. Dies trifft insbesondere für die tragenden Strukturen oder dem Rahmen, die sogenannte Gantry, eines solchen Gerätes zu.
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Bekannt sind Gestelle von Computertomographiegeräten, die ein Innenskelett aus einem Blech- oder Profilschweißrahmen aufweisen. Diese aus einem Innenskelett bestehenden Gestelle sind in der Regel zusätzlich mit verschraubten oder eingehängten Kunststoffteilen verkleidet. Herstellungsbedingt sind daher viele Einzelteile an dem Gesamtaufbau eines solchen Gestells beteiligt. Dafür müssen viele aufeinander abgestimmte Einzelteile separat hergestellt und einzeln mit den anderen zusammengefügt werden, beispielsweise miteinander geschweißt oder genietet werden, so dass eine Innentragestruktur entsteht. Somit ist die Konstruktion eines Computertomographiegerätes, das zumindest ein Innenskelett aus üblichen Blech- oder Profilschweißrahmen aufweist, mit einer hohen, kostenintensiven Herstellungs- und Montagezeit verbunden. Dies betrifft ebenfalls die Konstruktion des stationären und des ggf. kippbaren Gestells. Außerdem müssen anschließend auch Kunststoffverkleidungen einzeln an dem jeweiligen Rahmen angebracht werden, wodurch die Montagezeit weiterhin erhöht wird.
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Die Schwingungsfähigkeit von solchen Blech- oder Profilschweißrahmensystemen muss außerdem berücksichtigt werden. Zusammen mit den einzelnen weiteren Komponenten bzw. Einrichtungen bildet ein solcher Schweißrahmen, der aus vielen Teilen besteht, ein schwingungsfähiges Gesamtsystem, das durch die Rotation der Gantry zum Schwingen anregbar ist. Ein solches schwingungsfähiges System kann bei verschiedenen Anregungen zu unerwünschten Resonanzen angeregt werden. Bei unerwünschten Resonanzen im Betriebsbereich müssen ggf. zusätzliche Versteifungen, beispielsweise aus Kunststoffsteilen, oder zusätzliche Massen eingebaut werden, um eine Verschiebung der Eigenfrequenzen in unkritischen Bereichen und/oder eine Verkleinerung der Amplituden zu erreichen. Dies verursacht zusätzliche Kosten und Arbeitsschritte beim Aufbau eines solchen Gerätes und erhöht weiterhin die Herstellungs- und Montagezeit des gesamten Gerätes.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Gestell für ein Computertomographiegerät bereitzustellen, welches diese hohen technischen Anforderungen erfüllt und zugleich zeit- und kosteneffektiver hergestellt und in einem Computertomographiegerät integriert werden kann, so dass die Konstruktions- bzw. die Montagezeit des Computertomographiegerätes positiv beeinflusst wird.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Tragestruktur für ein Computertomographiegerät nach Anspruch 1, ein Herstellungsverfahren einer solchen Tragestruktur nach Anspruch 8 sowie durch ein Computertomographiegerät nach Anspruch 11 gelöst. Die abhängigen Ansprüche definieren bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
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Es wurde erkannt, dass Gestelle für Computertomographiegeräte aus Mineralguss, die einem solchen Gerät gestellten technischen Anforderungen genügt oder gar übertreffen. Außerdem wurde erkannt, dass dadurch die Herstellung sowohl der einzelnen Gestelle als auch des gesamten Computertomographiegerätes erheblich vereinfacht wird, so dass sowohl Herstellung als auch Montage effizienter zu gestalten sind. Außerdem wurde erkannt, dass die Verwendung von Mineralguss als Material für die Gestelle eines Computertomographiegerätes noch weitere technische Vorteile ermöglicht.
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Mineralguss ist ein Werkstoff, der aus mineralischen Füllstoffen und aus einem geringen Anteil eines Bindemittels besteht. Die Basis-Komponenten werden miteinander gemischt und je nach Fertigungsverfahren als homogene Masse kalt oder warm in Gießformen vergossen. Der Werkstoff ist auch bekannt unter der Bezeichnung Polymer-Beton oder Reaktionsharzbeton.
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Dabei besteht Mineralguss aus ca. 90 % mineralischen Füllstoffen und ca. 10 % Bindemittel. Vorzugsweise besteht der Werkstoff aus 90 % bis 98 % mineralische Füllstoffe und 10 % bis 2 % Bindemittel. Besonders vorzugsweise besteht der Werkstoff aus 97 % mineralische Füllstoffe und 3 % Bindemittel.
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Bei den mineralischen Füllstoffen handelt es sich vorzugsweise um natürliche Füllstoffe wie Quarzkies, Quarzsand und/oder Gesteinsmehl, also um natürliche Füllstoffe von unterschiedlichen Korngrößen. Es kann sich aber ebenfalls oder zusätzlich um künstliche Füllstoffe handeln. Beim Bindemittel handelt es sich vorzugsweise um einen Harz oder um eine Harzmischung, insbesondere um Epoxide, Polyesterharzen und/oder Metacrylharzen oder Harzmischungen.
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Die heutigen Computertomographiegeräte weisen derzeit einen rotierbaren Teil, welcher Rotationsgeschwindigkeiten von bis zu etwa 240 rpm (Umdrehungen pro Minute) aufweisen. Dabei sind noch höhere Rotationsgeschwindigkeiten in Zukunft vorstellbar, beispielsweise im Bereich von bis zu 400 rpm. Typischerweise weisen dabei die verschiedenen Komponenten des rotierbaren Teils ein Gesamtgewicht von 400 bis über 1000 kg auf. Die Beschleunigung dieser Massen auf die oben genannten Rotationsgeschwindigkeiten führt zu Kräften, die über 40 g liegen können und die besondere Anforderungen an die gesamte mechanische Anordnung des gesamten Computertomographiegerätes stellen. Sowohl die beweglichen Komponenten als auch der stationäre und ggf. kippbare Rahmen eines Computertomographiegerätes müssen daher besondere technische und mechanische Eigenschaften aufweisen. Insbesondere sind mechanische Eigenschaften wie statisches und dynamisches Verhalten in diesem Zusammenhang von besonderer Bedeutung.
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Die erfindungsgemäße Tragestruktur besteht aus Mineralguss. Vorteilhafterweise ist die erfindungsgemäße Tragestruktur als das Innenskelett eines Computertomographiegerätes ausgebildet. Vorteilhafterweise handelt es sich bei diesem Innenskelett um die Tragestruktur des rotierenden Teils eines nicht kippbaren Computertomographiegerätes. In diesem Fall kann beispielsweise das Innenskelett oder der Rahmen des Gerätes sehr einfach gestaltet werden. Beispielsweise weist das Skelett oder der Rahmen in diesem Fall zumindest einen Fuß auf, welcher zumindest eine Bodenplatte und eine zu dieser Bodenplatte senkrechte, eine zentrale, durchgehende Öffnung aufweisende, weitere Platte aufweist, wobei in dieser Zentralöffnung der rotierende Teil angeordnet und gelagert wird. Diese besonders einfache Anordnung hat den Vorteil, dass die durch den rotierenden Teil auf das Innenskelett oder der Rahmen verursachte Spannung im Wesentlichen senkrecht zur Bodenplatte orientiert werden kann. Somit wirkt auf das Innenskelett oder der Rahmen im Wesentlichen keine Tangentialspannung, so dass der rotierende Teil besonders stabil gelagert werden kann.
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Insbesondere besteht die erfindungsgemäße Tragestruktur im Wesentlichen oder zumindest teilweise aus Mineralguss. Insbesondere besteht eine erfindungsgemäße Tragestruktur aus mehreren Teilen oder Komponenten, wobei zumindest ein Teil oder eine Komponente aus Mineralguss besteht und wobei die verschiedenen Teile oder Komponenten mittels eines geeigneten Verbindungsmittels miteinander verbunden sind. Vorteilhafterweise handelt es sich bei der erfindungsgemäßen Tragestruktur um den kippbaren und/oder um den stationären Rahmen eines Computertomographiegerätes. Mit Tragestruktur wird daher eine Struktur verstanden, an welche weitere Vorrichtungen beweglich oder fest angebracht werden können, so dass diese von der tragenden Struktur getragen werden.
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Eine besondere Ausführung der erfindungsgemäßen Tragestruktur sieht außerdem vor, dass die Tragestruktur mehrere Komponenten aufweist, die jeweils zumindest teilweise aus Mineralguss bestehen und die mittels eines geeigneten Verbindungsmittels miteinander verbunden sind.
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Da Mineralguss gegossen wird, ist ein Gestell, beispielsweise der kippbare und/oder der stationäre Rahmen eines Computertomographiegerätes, am Stück herstellbar. Dadurch wird einerseits erreicht, dass die Anzahl der notwendigen Einzelteile, die für den Bau eines kippbaren und/oder stationären Gestells eines Computertomographiegerätes notwendig sind, erheblich reduziert wird. Insbesondere müssen weniger Teile einzeln vorgefertigt und anschließend miteinander aufwändig verschweißt oder verbunden werden. Dadurch vermindert sich gleichzeitig die benötigte Montagezeit eines solchen Computertomographiegerätes.
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Ein System, das aus vielen Einzelteilen besteht weist in der Regel verschiedene Freiheitsgrade auf, welche dafür sorgen, dass das Gesamtsystem schwingungsfähig ist. Je nach Anregungen können dadurch Resonanzen auftreten oder angeregt werden, die unerwünscht sind, etwa weil sie im Betriebsbereich des Gerätes auftreten. Eine hohe Rotationsgeschwindigkeit des schweren rotierenden Teils eines Computertomographiegerätes führt zu einer Erhöhung der möglichen Anregungen der Tragestruktur bzw. der Tragestrukturen. Dadurch können weitere Resonanzen verschiedener Amplitude angeregt werden. Diese Resonanzen sind unter anderem dann besonders unerwünscht, wenn sie im Betriebsbereich des Gerätes auftreten. Zwar kann durch überlegte geometrische Anordnung der verschiedenen Einzelkomponenten, durch Hinzufügen von Massenzusätzen und/oder geeigneten lokalen Versteifungen Einfluss auf die Frequenz und/ oder die Amplituden dieser unerwünschten Eigenfrequenzen genommen werden, dies erfordert jedoch Zeit- und Kostenaufwand.
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Mineralguss weist im Vergleich zu den für Gestelle für Computertomographiegeräte üblicher Weise verwendeten Werkstoffen Schwingungsdämpfungseigenschaften auf, die ein schnelleres Abklingen von Schwingungen ermöglichen. Mit der Wahl des Materials wird daher auf die dynamische Steifigkeit der Tragestruktur Einfluss genommen, welche maßgeblich von den Schwingungsdämpfungseigenschaften des verwendeten Werkstoffs abhängt. Dadurch werden kleinere Resonanzamplituden verursacht und insgesamt eine verbesserte Schwingungsdämpfung des ganzen Systems erzielt. Zusammen mit der Reduzierung der Anzahl der notwendigen Einzelteile wird die Anzahl und/oder die Amplitude der Eigenschwingungen reduziert sowie eine Verschiebung der Eigenfrequenzen in unkritische Bereiche ermöglicht. Eine Tragestruktur, die aus Mineralguss, oder zumindest teilweise, oder im Wesentlichen aus Mineralguss besteht, ist daher im Bezug auf steigende Rotationsgeschwindigkeiten aufgrund der Schwingungsdämpfungseigenschaften von Mineralguss für ein Computertomographiegerät besonders gut geeignet.
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Vorteilhafterweise besteht die Tragestruktur aus zwei oder aus mehreren Komponenten, welche aus Mineralguss bestehen. Dabei kann es sich um verschiedene Mineralgusse unterschiedlicher Zusammensetzung handeln. Vorteilhafterweise handelt es sich bei der erfindungsgemäßen Tragestruktur um einen kippbaren und/oder um einen stationären Rahmen. Zumindest sind mehrere Teile der Tragestruktur, die üblicherweise in Blech- und/oder Profilschweißrahmen aus einer größeren Anzahl zusammengeschweißten Blechbiege- oder Profilteilen bestehen, zusammen gegossen worden und anschließend an weitere Teile der Tragestruktur angeordnet und mit dieser verbunden worden. Damit wird eine erhebliche Absenkung der Anzahl der notwendigen Einzelteile der Tragestruktur oder des Rahmens erreicht. Auch die Anzahl der notwendigen Schritte beim Zusammenbau des Gestells wird dadurch erheblich reduziert. Dadurch wird der Zusammenbau der Gestelle und somit des ganzen Computertomographiegerätes kosten- und zeiteffektiver gestaltet.
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Die verschiedenen Hauptkomponenten eines Computertomographiegerätes sind teilweise sehr schwer. So wiegt das Aufnahmesystem eines solchen Gerätes, das im rotierbaren Teil des Gerätes angeordnet ist, typischerweise von 400 kg bis über 1000 kg. Somit müssen die tragenden Gestelle, beispielsweise der kippbare Rahmen, aber auch der stationäre Rahmen des Gerätes, im Bezug auf Verformung bei Lasteinwirkung optimiert sein.
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Mineralguss weist zwar ein zwei- bis dreifach kleineres Elastizitätsmodul von ca. 35 kN/mm2 bis 45 kN/mm2 als übliche Gestell-Werkstoffe aus Eisen- bzw. Stahlbasis auf, zeigt aber dafür ein besseres statisches Nachgiebigkeitsverhalten. Somit kommt es bei Lasteinzug nur zu minimalen Verformungen im Vergleich zu Gestelle aus diesen üblichen Werkstoffen. Ein Gestell aus Mineralguss, zumindest teilweise oder im Wesentlichen aus Mineralguss ist daher für ein Computertomographiegerät auch in dieser Hinsicht besonders vorteilhaft.
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Mineralguss ist außerdem ein sehr isotroper, homogener Werkstoff, der näherungsweise dem Hooke’schen Gesetz folgt. Das spezifische Gewicht von Mineralguss liegt zwischen etwa 2 g/cm3 und 3 g/cm3 und ist somit zwei bis drei Mal kleiner als übliche Gestell-Werkstoffe aus Eisen- oder Stahlbasis. Dadurch können gleich steife Tragestrukturen mit gleichem oder sogar mit niedrigerem Gewicht hergestellt werden. Die dazu notwendige zwei- bis dreifache Wandstärke ist in der Regel ohne Weiteres erreichbar, weil die Konstruktionen aus den üblichen Gestell-Werkstoffen in der Regel als Profile mit Zwischenräumen vorhanden sind.
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Die Verwendung von Mineralguss für die Herstellung einer Tragestruktur eines Computertomographiegerätes weist aber weitere Vorteile, insbesondere Konstruktionsvorteile, auf.
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Blech- oder Profilschweißrahmen bestehen aus Metall und/oder Metallverbindungen. Dies macht in der Regel eine Anti-Korrosionsbehandlung oder -Lackierung der Einzelteile, also einen zusätzlichen Arbeitsgang, notwendig. Außerdem werden die metallischen Einzelteile in der Regel miteinander geschweißt, so dass auf den Wärmeinfluss beim Zusammenbau geachtet werden muss, welcher Schweißverzüge verursachen kann. Dies fordert zusätzliche Zeit und verursacht noch weitere Kosten bei der Herstellung und Montage eines solchen Gerätes. Mineralguss rostet dagegen nicht und macht im Vergleich zu Metallwerkstoffgestelle eine Anti-Rost-Behandlung von Einzelteilen vor ihrem Einbau in die Tragestruktur überflüssig. Damit reduziert sich der Arbeitsaufwand bei der Fertigung des Gestells um weitere Schritte, so dass dadurch der Bau der Tragestruktur bzw. des Computertomographiegerätes insgesamt noch einfacher, kosten- sowie zeiteffektiver gestaltet wird.
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Metallwerkstoffgestelle sind aufgrund ihrer thermischen Eigenschaften bei Temperaturänderungen bedingte, nicht vernachlässigbare Deformationen ausgesetzt. Solche Temperaturänderungen können durch Prozesswärme sowie durch innere und/oder äußere Wärmequellen, beispielsweise durch Pumpen, Motoren, Hydraulik, Führungen und/oder Spindeln verursacht werden. Auch Strahlungseffekte, Luftzirkulation sowie äußere Temperaturgradienten können in diesem Zusammenhang eine Rolle spielen. Ein Gestell aus Mineralguss weist im Vergleich zu den üblichen Gestell-Werkstoffen eine hohe spezifische Wärmekapazität und eine niedrige Wärmeleitfähigkeit auf. Dadurch weist das Mineralgussgestell ein träges Verhalten gegenüber kurzzeitigen Temperatureinflüssen auf, so dass kleinere temperaturabhängige Verformungen des Gestells dadurch zustande kommen. Dadurch können höhere Genauigkeiten des Gestells oder der Gestelle, und somit des Computertomographiegerätes, erzielt werden. Zusammengefasst lassen sich aus Mineralguss thermisch stabilere Gestelle und ein thermisch stabileres Computertomographiegerät herstellen.
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Die Gestaltung der Tragestruktur eines Computertomographiegerätes zumindest teilweise oder im Wesentlichen aus Mineralguss bietet außerdem den Vorteil einer Herabsetzung des Geräuschpegels während des Betriebs des Computertomographiegerätes. Diese Reduzierung entsteht aufgrund der Schwingungsdämpfungseigenschaften des Mineralgusses. Dies ist besonders vorteilhaft, weil es zur Entspannung eines zu untersuchenden, möglicherweise angespannten Patienten, beitragen kann. Dadurch ist mit weniger unerwünschten Bewegungen oder beispielsweise mit einer geringeren Atmungs- und/oder Herzfrequenz zu rechnen, die sich möglicherweise auch auf die Bildqualität wiederspiegeln kann. Außerdem wird dadurch eine angenehmere Patientenumgebung geschaffen.
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Weitere Konstruktionsvorteile ergeben sich auch dadurch, dass Mineralgussgestelle eine sehr geringe Eigenspannung besitzen. Dies ermöglicht die problemlose Herstellung von unterschiedlichen Wandstärken sowie abrupte Übergänge von dünnen zu dicken Wänden im selben Bauteil. Die Wandstärke der Mineralgusstragestruktur hängt ansonsten generell vom Durchmesser des größten verwendeten Füllstoffkorns ab. In einem Bauteil sollte daher in der Regel die Wandstärke das fünf- bis achtfache des maximalen Korndurchmessers nicht unterschreiten. Bei einem Material mit maximal 16 mm Korndurchmesser führt dies beispielsweise zu einer Wandstärke von mindestens 80 mm.
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Weitere Konstruktionsvorteile ergeben sich auch dadurch, dass Mineralgussgestelle gegossen werden. In einer Mineralgusstragestruktur können daher Eingießteile im Mineralguss angebracht werden. Eine Weiterbildung der erfindungsgemäßen Tragestruktur sieht daher vor, dass eine erfindungsgemäße Tragestruktur Eingießteile aufweist, die im Mineralgussvolumen eingeschlossen sind. Diese bilden mit dem Mineralguss einen Verbund. Insbesondere weist zumindest ein Teil oder eine der Komponenten der erfindungsgemäßen Tragestruktur zumindest einen Eingießteil auf, der im Mineralguss eingegossen ist. Dieser bildet mit dem Mineralguss einen Verbund.
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Eingießteile können beispielsweise Befestigungsgewinde, Führungen, Medienzuführungen, und/oder Lastaufnahmen sein, die direkt in den Gussrohling eingebracht werden. Es kann sich beispielsweise auch um andere funktionelle Teile handeln, beispielsweise um Röhren, Rohrsystemen, die als zu- und/oder als Abführungen dienen, oder um Hydraulik-, Druckluft-, Schmier- und/oder Elektroleitungen. Eingegossene Heiz- und/oder Kühlkreisläufe, die vorteilhafterweise aus vorgefertigten Rohrsysteme bestehen, ermöglichen beispielsweise die Temperierung des Gestells und erhöhen somit zusätzlich die thermische Stabilität des Gestells und insgesamt des medizinischen Gerätes. Diese Eingießteile sind vorzugsweise aus Stahl, Metallwerkstoffe und/oder Kunststoffe gefertigt.
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Ein weiterer Konstruktionsvorteil ergibt sich dadurch, dass Mineralguss kalt beziehungsweise bei niedrigen Gusstemperaturen gegossen werden kann. Dadurch können diese Eingießteile vorteilhafterweise auch aus Kunststoff oder Kunststoffmischungen hergestellt sein. Das Einbringen von funktionellen Einrichtungen im Gestell bzw. in den Gestellen ist somit besonders effizient und wirtschaftlich.
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Ein weiterer Konstruktionsvorteil ergibt sich dadurch, dass die Gießtechnik des Mineralgusses Genauigkeiten ermöglicht, die vergleichbar, beziehungsweise besser sind als bei den üblich verwendeten Blech-Schweißgestellen. Abhängig von der jeweiligen Gießgeometrie und der jeweiligen Gießformausführung können Maß-, Form- und Lagegenauigkeiten der einzelnen Komponenten beziehungsweise des Gestells oder der Gestelle erzielt werden, die im Bereich von wenigen zehntel Millimetern liegen. Außerdem lassen sich noch höhere Genauigkeiten für spezielle funktionelle Bereiche des Mineralgussteiles durch Fräsen, Schleifen und/oder Abformen mittels eines Belags erreichen. Solche speziellen funktionellen Bereiche sind beispielsweise Flächen für Gleitführungen, Profilschienenführungen, Spindellager, Linearantriebe und dergleichen. Dadurch können die Mineralgussgestelle genauso präzise oder noch präziser wie die Metallwerkstoffgestelle hergestellt werden. Dadurch wird außerdem ein präzises Fügen des Mineralgussteiles mit anderen technischen Einrichtungen bzw. Komponenten gewährleistet. Dadurch können außerdem komplexere Gestell-Strukturen, die aus zwei oder aus mehreren Einzelkomponenten bestehen, mittels eines geeigneten Verbindungsmittels, beispielsweise mittels eines Verklebungsmittels, hoch präzise zusammengefügt und realisiert werden. Dadurch lassen sich hochwertige Gestelle mit einem geringen Fertigungsaufwand erreichen.
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Ein weiterer Konstruktionsvorteil ergibt sich dadurch, dass am Mineralgussgestell sich weitere Einrichtungen mittels Vergussmassen stabil und belastbar anbringen lassen.
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Ein weiterer Konstruktionsvorteil ergibt sich dadurch, dass die erfindungsgemäße Tragestruktur, oder zumindest Teile davon, aus einem Mineralguss bestehen, der medien- und chemischbeständig ist. Mit medien- und chemischbeständig wird ein Mineralguss verstanden, der mit bestimmten Stoffen und/ oder Flüssigkeiten eingesetzt oder in Verbindung gebracht werden kann, ohne dass er dadurch angegriffen und/oder zumindest teilweise zerstört wird. Dadurch wird erreicht, dass gewisse Teile des Gestells beispielsweise mit Kühl-, und/oder Schmierstoffe oder Flüssigkeiten direkt in Verbindung gebracht werden können, die somit beispielsweise als Kühl- oder Wärmeaustauchsysteme verwendet werden können. In jeder Ausführungsform der erfindungsgemäßen Tragestruktur kann außerdem vorgesehen sein, dass die Tragestruktur aus einem Mineralguss besteht, oder zumindest teilweise aus einem Mineralguss besteht, welcher röntgenbeständig ist. Dies trifft ebenfalls auf allen oder einzelnen Komponenten einer erfindungsgemäßen Tragestruktur, die aus zwei oder mehrere Komponenten, die aus Mineralgusse zumindest teilweise bestehen, zu.
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Eine Weiterbildung der erfindungsgemäßen Tragestruktur sieht vor, dass die erfindungsgemäße Tragestruktur Bereiche aufweist, die mit einer Schutzschicht beschichtet sind. Dadurch kann ein Teil der Tragestruktur abgedeckt werden und beispielsweise vor dem Einfluss eines bestimmten Stoffes in einem bestimmten Bereich geschützt werden.
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Eine Weiterbildung der erfindungsgemäßen Tragestruktur sieht vor, dass die erfindungsgemäße Tragestruktur röntgenbeständig ist. Eine Weiterbildung der erfindungsgemäßen Tragestruktur sieht vor, dass die erfindungsgemäße Tragestruktur röntgenabsorbierend ist.
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Eine noch weitere Weiterbildung der erfindungsgemäßen Tragestruktur sieht vor, dass die Tragestruktur aus verschiedenen Teilen oder Komponenten besteht, wobei zumindest zwei Teile oder zwei Komponenten aus Mineralgüsse hergestellt sind, die eine unterschiedliche Mineralguss-Komposition aufweisen. Damit wird erreicht, dass jede Komponente optimal an ihrer Funktion und Lage im Computertomographiegerät angepasst ist. Beispielsweise wird eine Komponente oder ein Teil besonders in Hinsicht auf Lasteinwirkung, Temperatur, Funktion und/oder Aussehen ihrer bzw. seiner Oberfläche mit einem dafür geeigneten Mineralguss hergestellt. Hierfür wird die Zusammensetzung des verwendeten Mineralgusses in Hinsicht auf die zu erreichenden Eigenschaften entsprechend ausgewählt und ggf. optimiert. Insbesondere wird der Anteil der Füllstoffe im Vergleich zum Bindemittel entsprechend gewählt. Außerdem können zusätzliche Füllstoffe und/oder Zusätze, insbesondere nicht mineralische Zusätze, im Mineralguss hierfür aufgenommen werden.
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Ein weiterer Konstruktionsvorteil ergibt sich schließlich dadurch, dass das Design der tragenden Struktur oder des tragenden Rahmens, welches durch die Konstruktionsart des Rahmens festgelegt ist, nun anders gestaltet werden kann, so dass mit Mineralguss auch Designs, die im Rahmen von Gießtechniken herzustellen sind, realisierbar sind. Dadurch kann der Mineralguss außerdem aktiv in das Design der Gestelle beziehungsweise des Computertomographiegerätes einbezogen werden. Dies eröffnet neue und innovative Gestaltungsmöglichkeiten, insbesondere der Oberflächen der Gestelle und/oder des Computertomographiegerätes. Dadurch wird unter anderem erreicht, dass die Gestelle nicht mehr mit Verkleidungsteilen verkleidet werden müssen, so dass Kosten und Montagezeit weiter reduziert werden können.
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Eine Weiterbildung der erfindungsgemäßen Tragestruktur sieht daher vor, dass die erfindungsgemäße Tragestruktur aus einem Mineralguss besteht, der zusätzliche Füllstoffe aufweist, welche die Farbe und/oder die Struktur der Oberfläche des jeweiligen Mineralgussteils bestimmt. Dadurch wird erreicht, dass eine individuelle und innovative Form- und/oder Farbgebung der Gestelle und/oder des Computertomographiegerätes ermöglicht wird.
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Erfindungsgemäße Gestelle aus Mineralguss für ein Computertomographiegerät weisen aber noch weitere Vorteile auf.
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Insbesondere sind Tragestrukturen aus Mineralguss aufgrund der Komposition des Mineralgusses aus über 90 % nicht brennbaren Materialien selbstlöschend und schwer entflammbar. Durch den geringen Anteil an Bindemittel entstehen außerdem im Brandfall nur geringe Mengen an Verbrennungsprodukten.
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Ein weiterer Vorteil eines Gestells für ein medizinisches Bildgebungsgerät aus Mineralguss ist, dass Mineralguss aus für die Gesundheit unbedenklichen Füllstoffen und Bindemitteln herstellbar ist. Da Mineralguss, beispielsweise mit einem Bindemittel aus Epoxidharzbasis, vollständig aushärtet, ist dieser außerdem chemisch inert.
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Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Tragestruktur eines Computertomographiegerätes.
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Ein solches Verfahren weist zumindest folgende Schritte auf:
- – Bereitstellen einer für die Herstellung einer erfindungsgemäßen Tragestruktur geeigneten Gießform,
- – Bereitstellen einer geeigneten Mineralgussmischung,
- – Temperierung der Mineralgussmischung an die optimale Gießtemperatur,
- – Gießen der Mineralgussmischung in die Gießform,
- – Aushärtung der Mineralgussmischung, und
- – Ausbau der Tragestruktur aus der Gießform.
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Insbesondere ist eine erfindungsgemäße Tragestruktur ein Rahmen, oder zumindest ein Teil oder eine Komponente eines solchen Rahmens. Insbesondere ist ein solcher Rahmen der stationäre und/oder kippbare Rahmen eines Computertomographiegerätes.
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Eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens sieht vor, dass die Temperierung bei niedrigen Temperaturen erfolgt. Dadurch wird das Anbringen von Eingießteilen, beispielsweise aus Kunststoff, in den Mineralguss ermöglicht. Außerdem wird dadurch eine gute Energiebilanz bei der Herstellung erzielt. Eine vorteilhafte Weiterbildung des Herstellungsverfahrens sieht vor, dass die Temperierung ohne externe Wärmezufuhr erfolgt. Dadurch wird einerseits das Anbringen von Eingießteilen, beispielsweise aus Kunststoff, in das Mineralgussgestell ermöglicht. Dadurch wird anderseits eine noch bessere Energiebilanz bei der Herstellung erzielt. Somit wird zwischen 20 % und 40 % weniger Energie benötigt als bei der Schmelzung von Eisenlegierungen mit einem Anteil an Kohlenstoff, Silicium und/oder anderen Bestandteilen als bei der Schmelzung von Stahl. Dadurch werden weitere Kosten reduziert und die Umwelt geschont.
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Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des Herstellungsverfahrens sieht weiterhin vor, dass die Gießform, zumindest zeitweise, Verdichtungsvibrationen während des Gießens und/ oder während der Aushärtung ausgesetzt wird. Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des Herstellungsverfahrens sieht vor, dass die Gießform Verdichtungsvibrationen während des ganzen Gießens und/oder während der ganzen Aushärtung ausgesetzt wird. Durch die Verdichtungsvibrationen wird erreicht, dass der Mineralguss sich gleichmäßig und in homogener Weise in die Gießform verteilt.
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Die vorliegende Erfindung betrifft schließlich ein Computertomographiegerät mit zumindest einer erfindungsgemäßen Tragestruktur. Insbesondere weist das erfindungsgemäße Computertomographiegerät eine erfindungsgemäße Tragestruktur auf, die als stationärer Rahmen des Computertomographiegerätes ausgebildet ist. Insbesondere weist das erfindungsgemäße Computertomographiegerät eine erfindungsgemäße Tragestruktur auf, die als kippbarer Rahmen des Computertomographiegerätes ausgebildet ist. Besonders bevorzugt weist das erfindungsgemäße Computertomographiegerät zwei erfindungsgemäße Tragestrukturen auf, wobei eine als stationärer Rahmen und die andere als kippbarer Rahmen des Computertomographiegerätes ausgebildet sind.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Computertomographiegerätes weist insbesondere eine Sichtschicht auf, die Teil der erfindungsgemäßen Tragestruktur ist und aus Mineralguss besteht. Somit bildet die erfindungsgemäße Tragestruktur die äußere Sichtschicht des Computertomographiegerätes und ersetzt die üblichen Verkleidungsteile. Vorzugsweise wird die Tragestruktur als Sichtschicht verwendet. Dies bedeutet, dass die Oberfläche der Tragestruktur, welche sich sichtbar an der Außenseite des Computertomographiegerätes befindet, nicht lackiert oder beispielsweise mit Verkleidungsteile verdeckt werden muss, sondern die reine Oberfläche des Mineralgusses ist. Diese Oberfläche kann nach der Herstellung der Tragestruktur mechanisch behandelt werden, insbesondere durch Schleifen und/oder Polieren. Dadurch wird erreicht, dass die sichtbare Oberflächenstruktur der Tragestruktur nach der Herstellung des Gestells veränderbar ist. Dadurch wird außerdem erreicht, dass Verkleidungen nicht mehr notwendig sind. Somit werden Kosten und die Montagezeit reduziert. Außerdem sind aufgrund der verwendeten Gießtechnik ganz andere, individuelle, innovative Form und Gestaltungsmöglichkeiten eröffnet, die es ermöglichen, ein Computertomographiegerät mit einem neuartigen, flexiblen, individuellen Design bereitzustellen.