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Die Erfindung betrifft einen Kabelspeicher.
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Derartige Kabelspeicher umfassen wenigstens ein Kabel, das über eine Steckvorrichtung an einem Gerät anschließbar ist, wobei das Kabel über eine Kabelführung zwischen einem ersten Endpunkt und einem zweiten Endpunkt in der Länge variabel geführt ist. Der Kabelspeicher ist beispielsweise nach Art einer Kabeltrommel ausgebildet. Bei dem Gerät kann es sich z.B. um ein medizintechnisches Gerät handeln, das zur Untersuchung eines Patienten dient. Zu derartigen medizintechnischen Geräten, die auch als medizintechnische Anlagen bezeichnet werden, zählen z.B. Magnetresonanz-Tomografie-(MRT-)Geräte.
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Bei einem MRT-Gerät sind um den zu untersuchenden Patienten unterschiedliche Spulen zur Magnetfelderfassung für die Bilderzeugung angeordnet und je nach Aufnahmezweck entsprechend geschaltet. Die Spulen umgeben einen Untersuchungsraum, in dem der zu untersuchende Patient auf einer Patientenliege gelagert ist. Die Spulen sind z.B. im Bereich über dem Kopf bzw. unter oder über dem Rumpf des Patienten auf dem Liegenbrett der Patientenliege befestigt und benötigen eine Hochfrequenz-(HF-)Kabelverbindung zum MRT-Gerät. Die Schnittstelle zwischen den Spulen und dem HF-Kabel zum MRT-Gerät ist eine Steckstelle, die im Liegenbrett untergebracht ist. Die HF-Kabelverbindung ist üblicherweise nicht durch das für die Bildgebung genutzte Magnetfeld geführt, sondern ist von außen an die Steckstelle geführt und mittels einer Steckvorrichtung kontaktiert. Für die Kontaktierung der Steckvorrichtung in der Steckstelle der Kopfspule (Spule, die in den Kopfbereich des Patienten ragt) wird das HF-Kabel von außen in den Untersuchungsraum geführt und mit der Steckstelle am kopfseitigen Ende des Liegenbretts verbunden. Aufgrund der Längsbewegung des Liegenbretts bei der Positionierung des Patienten im Untersuchungsraum variiert die Länge des HF-Kabels zwischen dem MRT-Gerät und der Steckstelle am Liegenbrett. Das HF-Kabel muss deshalb in Abhängigkeit von der Position des Liegenbretts längenvariabel geführt werden.
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Bei einer bekannten Lösung ist für ein mit einem Liegenbrett verbundenes HF-Kabel ein Kabelspeicher nach Art einer Kabeltrommel vorgesehen. Die Kabeltrommel weist einen integrierten Torsionsausgleich für das HF-Kabel auf. Der Einzug des ausgegebenen HF-Kabels erfolgt über eine Feder, welche das abgerollte und in einer Kabelkette geführte HF-Kabel wieder aufrollt und deshalb auch als Rückholfeder bezeichnet wird. Die Rückholfeder besitzt typischerweise eine Kennlinie, die ansteigt, je mehr vom HF-Kabel ausgezogen bzw. abgerollt wird. Je mehr also vom HF-Kabel abgerollt wird, desto größer wird die auf das mit dem HF-Kabel verbundene Liegenbrett erzeugte Zugkraft.
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Die von der Rückholfeder ausgeübte Zugkraft wirkt auf den Antriebsstrang des Liegenbretts. Damit besteht ein Einfluss auf die Positioniergenauigkeit und möglicherweise auch auf die Bewegungsgüte des Liegenbretts.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Kabelspeicher der eingangs genannten Art zu schaffen, der eine verbesserte Positioniergenauigkeit einer Patientenliege ermöglicht.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Kabelspeicher gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Kabelspeichers sind jeweils Gegenstand der Ansprüche 2 bis 8.
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Der Kabelspeicher gemäß Anspruch 1 umfasst wenigstens ein Kabel, das an einem Gerät anschließbar ist, wobei das Kabel über eine Kabelführung zwischen einem ersten Endpunkt und einem zweiten Endpunkt in der Länge variabel geführt ist. Erfindungsgemäß umfasst die Kabelführung wenigstens eine vertikal angeordnete Kabelschleife mit einer im ersten Endpunkt ortsfest angeordneten Rolle und mit einer im zweiten Endpunkt vertikal beweglichen Rolle.
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Der erfindungsgemäße Kabelspeicher besteht im Prinzip aus einer vorgebbaren Anzahl von vertikal angeordneten Kabelschleifen (eine oder mehrere Kabelschleifen), deren Länge beim Auszug des Kabels bzw. der Kabel verkürzt werden.
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Die Kabelschleifen werden dabei um Rollen geführt, wobei die obere Rolle bzw. die oberen Rollen ortsfest angebracht sind (erster Endpunkt bzw. erste Endpunkte). Die untere Rolle bzw. die unteren Rollen sind als vertikal beweglichen Rollen ausgebildet (zweiter Endpunkt bzw. zweite Endpunkte). Bei mehr als einer unteren Rolle ist es vorteilhaft, wenn gemäß Anspruch 2 die Rollen in den unteren Kabelschlaufen eine gemeinsame vertikale Bewegung ausführen. Hierzu sind die vertikal beweglichen Rollen gemäß Anspruch 3 vorzugsweise mechanisch miteinander verbunden.
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Durch die erfindungsgemäße Lösung nach Anspruch 1 wird eine mechanische Pufferung der Kabellänge sichergestellt. Durch die mechanische Pufferung wird auch bei einer Veränderung der Kabellänge innerhalb gewisser Grenzen ein mechanischer Kennwert konstant gehalten. Eine Torsion des Kabels bzw. der Kabel wird dadurch zuverlässig verhindert und die Auszugskraft konstant gehalten, wodurch die Lebensdauer entsprechend erhöht wird.
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Die erfindungsgemäße Lösung ist für eine Vielzahl von Kabeln geeignet. Beispiele hierfür sind jeweils Gegenstand der Ansprüche 4 bis 8. Voraussetzung hierfür ist lediglich, dass der zulässige Biegeradius für das jeweilige Kabel nicht unterschritten wird.
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Die vorstehend beschriebenen Kabel und Leitungen können in einer Kabelkette oder in einem Kabelschlauch angeordnet sein, Sowohl die Kabelkette als auch der Kabelschlauch werden im erfindungsgemäßen Kabelspeicher geführt. Bei einem Kabelauszug an der Kabelkette bzw. an dem Schlauch wird eine Zugbelastung auf das Kabel bzw. auf die Leitungen zuverlässig verhindert, da die Zugkraft von der Kabelkette bzw. dem Schlauch aufgenommen wird.
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So ist die erfindungsgemäße Lösung sowohl für Kabel in der Informationstechnik als auch für Kabel in der Elektrotechnik geeignet. In beiden Fällen handelt es sich jeweils einen ein- oder mehradrigen Verbund von Einzelleitungen (Adern), der z.B. für eine optische oder elektrische Übertragung von Informationen (Daten) bzw. von (Steuerungs-)Befehlen oder für eine stromführende Übertragung von Energie dient.
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Bei mehradrigen Kabeln ist immer jede einzelne Ader von einem eigenen Isolator, der Aderisolierung, umhüllt, während eine äußere Umhüllung, der Kabelmantel, alle Adern umgibt.
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Die als Leiter genutzten Adern sind von Isoliermaterial, z.B. aus Kunststoff, umhüllt, die die Einzelleitungen gegeneinander isolieren und abschirmen. Der Kabelmantel umgibt als äußere Umhüllung alle Adern. Elektrische Leiter bestehen z.B. aus Kupfer, Aluminium oder geeigneten Metalllegierungen. Lichtwellenleiter bestehen aus Kunststofffasern oder Quarzglasfasern (Glasfaserkabel).
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Bei dem Kabelspeicher gemäß einer bevorzugten Ausführungsform nach Anspruch 4 ist das Kabel ein Hochfrequenzkabel (HF-Kabel), z.B. ein Lichtwellenleiter für eine optische Datenübertragung oder ein Twisted-Pair-Kabel für eine elektrische Datenübertragung.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Kabelspeichers nach Anspruch 5 ist das Kabel ein elektrisches (stromführendes) Versorgungskabel.
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Die erfindungsgemäße Idee ist gemäß Anspruch 6 in vorteilhafte Weise auch für gasförmige Medien oder gemäß Anspruch 7 auch für flüssige Medien geeignet.
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In vorteilhafter Weise ist das Kabel des Kabelspeichers gemäß Anspruch 8 über eine Steckverbindung an ein Gerät anschließbar. Damit kann das Kabel des Kabelspeichers - wie in Anspruch 9 erläutert - z.B. über eine Steckverbindung an eine Komponente eines bildgebenden medizinischen Gerätes angeschlossen sein.
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Handelt es sich bei dem bildgebenden medizinischen Gerät um ein MRT-Gerät, dann ist gemäß Anspruch 10 das betreffende Kabel des Kabelspeichers vorzugsweise über eine Steckverbindung an eine Komponente eines MRT- Gerätes angeschlossen.
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Nachfolgend wird ein schematisch dargestelltes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein.
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1 zeigt eine Seitenansicht eines MRT-Gerätes, an dem ein Kabelspeicher gemäß einer Ausführungsform der Erfindung angeschlossen ist.
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In der einzigen Figur ist mit 1 ein Kabelspeicher bezeichnet, der ein Kabel 2 bzw. in einer Kabelkette oder einem Kabelschlauch geführtes Kabel umfasst, das an einem bildgebenden medizinischen Gerät 3 angeschlossen ist. Bei dem bildgebenden medizinischen Gerät 3 handelt es sich im dargestellten Ausführungsbeispiel um ein Magnetresonanz-Tomografie Gerät (MRT-Gerät). Das Kabel 2 ist als Hochfrequenzkabel (HF-Kabel) ausgeführt. Im Folgenden wird das HF-Kabel allgemein als „Kabel“ bezeichnet, da die erfindungsgemäße Lösung beispielsweise auch für elektrische Versorgungskabel und für Schläuche, die flüssige oder gasförmige Medien transportieren können, geeignet ist.
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Der Anschluss des Kabelspeichers 1 an dem MRT-Gerät 3 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel über eine Steckvorrichtung 4 an einer Komponente 5 des MRT-Gerätes 3 vorgenommen. Das Kabel 2 ist mittels einer Kabelbefestigung 8 ortsfest im Kabelspeicher 1 gehalten. Bei der Komponente 5 handelt es sich um ein Liegenbrett. Das Liegenbrett 5 ist im Untersuchungsraum horizontal zwischen einer ersten Endposition PE1 und einer zweiten Endposition PE2 bewegbar. Darüber hinaus ist das Liegenbrett 5 auch außerhalb des MRT-Gerätes 3 vertikal nach unten bewegbar, um eine leichtere Lagerung des zu untersuchenden Patienten zu ermöglichen. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist diese Verstellmöglichkeit nicht dargestellt.
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Die in 1 dargestellte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kabelspeichers 1 umfasst genau zwei Kabelschleifen 6 und 7. Im Rahmen der Erfindung kann der Kabelspeicher 1 auch mehr oder weniger Kabelschleifen umfassen. Die beschriebenen Abhängigkeiten von Kräften und Strecken beziehen sich auf die zwei dargestellten Kabelschleifen 6 und 7.
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Eine Skalierung der beschriebenen Erfindung ist durch die Erhöhung der Anzahl der Kabelschleifen 6 und 7 leicht möglich. Pro Kabelschleife 6 bzw. 7 sind immer eine ortsfeste Rolle 61 bzw. 71 sowie eine vertikal bewegliche Rolle 62 bzw. 72 notwendig. Die Anzahl der Kabelschleifen 6 und 7 bestimmt somit auch die Anzahl der benötigten ortsfesten Rollen 61 und 71 sowie die Anzahl der vertikal beweglichen Rollen 62 und 72. Die ortsfesten Rollen 61 und 71 sind jeweils in einem ersten Endpunkt ortsfest angeordnet, wohingegen die vertikal beweglichen Rollen 62 und 72 jeweils in einem zweiten Endpunkt vertikal beweglich angeordnet sind.
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Der Auszugsweg a für das Liegenbrett 5 errechnet sich aus dem Maß der jeweiligen Vertikalbewegung s62 bzw. s72 der vertikal beweglichen Rollen 62 und 72 multipliziert mit der doppelten Anzahl der Kabelschleifen 6 und 7. Da im vorliegenden Fall die Vertikalbewegungen s62 und s72 gleich groß sind (s62 = s72 = s) und der Kabelspeicher 1 nur zwei Kabelschleifen 6 und 7 umfasst, ergibt sich bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel für den Auszugsweg a = 4s.
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Die am ausgezogenen Kabel 2 wirkende Zugkraft FZ errechnet sich aus der Summe der Gewichtskräfte FR62 und FR72 der vertikal beweglichen Rollen 62 und 72 geteilt durch die doppelte Anzahl der vertikal beweglichen Rollen 62 und 72. Im vorliegenden Fall sind zwei vertikal bewegliche Rollen 62 und 72 vorgesehen, die mechanisch miteinander verbunden sind und dadurch eine gemeinsame vertikale Bewegung ausführen.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel mit zwei vertikal beweglichen Rollen
62 und
72 gilt für die Zugkraft nach der ersten vertikal beweglichen Rolle
62 die Beziehung:
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Für die Zugkraft nach der zweiten vertikal beweglichen Rolle
72 gilt die Beziehung:
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Da
FR62 und F
R72 gleich groß sind (identische Masse der beiden vertikal beweglichen Rollen
62 und
72), ergibt sich:
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Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht die Pufferung einer bestimmten Kabellänge bei gleichzeitiger Vermeidung von Torsion auf das Kabel 2. Das Kabel 2 besitzt somit eine deutlich höhere Lebensdauer.
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Voraussetzung hierfür ist lediglich, dass der für das betreffende Kabel 2 vorgeschriebene Biegeradius eingehalten wird.
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Weiter hat die beschriebene Erfindung die Eigenschaft einer konstant großen Zugkraft FZ am Kabel 2, unabhängig von der Auszugslänge a des Liegenbretts 5. Damit wird das bei den bekannten Lösungen auftretende Problem einer unterschiedlich großen Zugkraft FZ auf das Kabel 2 vermieden. Die Positioniergenauigkeit und Bewegungsgüte des Liegenbretts 5 kann somit erhöht werden.
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Gegenüber den bekannten Lösungen wie Kabeltrommeln und Spezialkonstruktionen mit gegenläufig aufgerollten Kabelketten ist die erfindungsgemäße Lösung konstruktiv einfacher. Beim Abrollen und somit Ausgeben der Kabelkette auf einer Kabelrollenseite muss gleichzeitig auf der Gegenseite der Drehwelle die entstehende Torsionsbewegung auf das Kabel durch eine abrollende Kabelkette, die in einem Gehäuse angeordnet ist, kompensiert werden. Nachteilig ist, dass die Auszuglänge a bei einer derartigen Konstruktion relativ stark begrenzt ist.
