DE2104509A1 - Röntgenuntersuchungsgerät mit einem motorisch verstellbaren Geräteteil - Google Patents

Röntgenuntersuchungsgerät mit einem motorisch verstellbaren Geräteteil

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DE2104509A1 DE19712104509 DE2104509A DE2104509A1 DE 2104509 A1 DE2104509 A1 DE 2104509A1 DE 19712104509 DE19712104509 DE 19712104509 DE 2104509 A DE2104509 A DE 2104509A DE 2104509 A1 DE2104509 A1 DE 2104509A1
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Description

Röntgenuntersuchungsgerät mit einem motorisch verstellbaren Geräteteil
Die Anmeldung betrifft ein Röntgenuntersuchungsgerät mit einem motorisch verstellbaren Geräteteil, bei dem der Motor
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hinsichtlich Drehzahl und Drehrichtung steuerbar ist.
Bei einem derartigen bekannten Röntgenuntersuchungsgerät wird die Verstellgeschwindigkeit des Motorantriebes über einen am Geräteteil angebrachten Steuergriff gesteuert» Dieser Steuergriff ist mit Federn in beiden Richtungen abgefedert. In Abhängigkeit von seiner Auslenkung aus der Mittenlage verstellt er ein Potentiometer, dessen jeweiliger Wert die Drehzahl und die Drehrichtung über einen Verstärker steuertο Dieses bekannte Röntgenuntersuchungsgerät hat den schwerwiegenden Nachteil, daß das Geräteteil motorisch auf einen Gegenstand aufgefahren werden kann und dabei diesen oder sich selbst zerstört. So kann z.B. der Patient oder der Arzt zwischen einem Zielgerätewagenund einer Strahlenschutzkanzel eingeklemmt werden« Diese Untersuchungsgeräte haben weiter den großen Nachteil, daß das Gefühl für die Verstellung des Geräteteiles nicht vorhanden ist (Patentanmeldung M Z$ 099, 30 a 6/03).
Es ist weiter ein Röntgenuntersuchungsgerät bekannt, bei dem ein motorisch verstellbares Geräteteil vorhanden ist und bei dem die Antriebsenergie für den Verstellmotor proportional einer von Hand auf das zu verstellende -Geräteteil ausgeübten Verstellkraft steuerbar isto Wenn man in
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Abhängigkeit von der aufgebrachten Handkraft die Verstellenergie steuert, so ist diese bei einem z.B. senkrecht verfahrbaren Geräteteil in beiden Richtungen gleich, so daß sich unterschiedliche Verstellgeschwindigkeiten, d.h. eine große Lastabhängigkeit, ergeben. Der in dem Ausführungsbeispiel dieses, durch eine Literatursteile bekannten Röntgenuntersuchungsgerätes angegebene Mechanismus besitzt zudem eine sehr große Trägheit, da über einen Waagebalken das Zielgerätegewicht mit einem Gegengewicht ausgeglichen ist. Damit ist das ganze System mit sehr viel Masse behaftet und sehr träge, was sich besonders störend bemerkbar macht, wenn das Geräteteil gegen einen festen Gegenstand gefahren wird. Mitbedingt durch diese Trägheit und durch die angegebenen Steuermittel kommt zudem der Antrieb bei jeden Anlauf ins Schwingen, so daß derartige Röntgenuntersuchungsgeräte für den praktischen Gebrauch nicht eingesetzt wurden (Gebrauchsmuster 1 728 886, 3° a 6/01).
Der vorliegenden Erfindung liegen zwei nebeneinander bestehende Aufgaben zugrunde. Dadurch, daß die Geräteteile an Röntgenuntersuchungsgeräten, insbesondere die Zielgeräte, mit den neuerdings vorhandenen Bildverstärkern und den dort angeflanschten Kameras immer schwerer wurden, ist die von Hand aufzubringende Verstellkraft zur Überwindung der Reibungs- und Beschleunigungskraft beträchtlich. Eine Aufgabe der Erfindung ists diese reinen Reibungs- und Beschleunigungskraft e für den Arzt nicht spürbar werden zu
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lassen. Die zweite Aufgabe der Erfindung ist es, sich ändernde tastverhältnisse leicht anpassbar zu machen. Ein solcher Fall tritt Z0B0 auf, wenn an einem Röntgen— zielgerätewagen ein Bildverstärker vorhanden ist und an diesen eine Kamera an- und abgekuppelt wird.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung des Motors in Abhängigkeit von Stärke und Richtung des auf das Geräteteil in Verstellrichtung ausgeübten Druckes, eine Druckmeßvorrichtung hoher Auflösung und quasi weglosem ä
Meßweg (hoher Frequenz) vorgesehen und derart angeordnet ist, daß sie den von Hand ausgeübten Druck und die Vertikalkomponente des Gewichtes des zu verstellenden Geräteteiles mißt.
Durch eine solche Ausbildung des Motorantriebes mit einer Meßvorrichtung, wird beim Auffahren auf einen Gegenstand ein der Handkraft entgegengerichteter Druck erzeugt, der .den Motor sofort stillsetzt. Da ein Meßweg praktisch nicht vorhanden ist, ist die Anordnung gegen Schwingen außer- f
ordentlich stabil. Es ist ohne weiteres möglich, das Gewicht, das der Motor auszugleichen hat, zu erhöhen oder zu erniedrigen, da an der Meßvorrichtung auf einfache Art und Weise das neue Gewicht eineichbar ist. Damit sind beide Ziele der Erfindung erreicht.
In Ausbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, den von der Druckmeßvorrichtung gelieferten Meßwert in einer Vergleichsvorrichtung mit dem der Vertikalkomponente des Ge-
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reäteteiles entsprechenden Wert zu vergleichen, dem Motor eine dem Differenzwert entsprechende Sollgeschwindigkeit vorzugeben und die Leistungsaufnahme des Motors steuerbar zu machen in Abhängigkeit vom Differenzwert Soll-/ Istgeschwindigkeit des Geräteteiles, wobei die Istgeschwindigkeit des Geräteteiles über einen Tachogenerator gemessen wird. Eine solche Einrichtung ist leicht mit elektronischen Mitteln, zoB. Operationsverstärkern und nachgeschalteten Leistungsverstärkern realisierbar. Sie gibt dem Arzt das Gefühl, daß allein seine Handkraft für die Verstellung des Geräteteiles ausschlaggebend ist. Sie ergibt weiter, daß unabhängig von der Verstellrichtung des Geräteteiles die Verstellgeschwindigkeit immer dem von Hand ausgeübten Drucke« entsprichto
Unter Umständen kann es wünschenswert sein, das Geräteteil in der Geschwindigkeit nicht proportional des von Hand aufgebrachten Druckes zu verstellen. Um dies zu ermöglichen, wird vorgeschlagen, den dem Handdruck entsprechenden Meßwert beeinflußbar zu machen derart, daß Schwellwerte, der Verstärkungsfaktor oder vorgegebene Kurvenverläufe der Verstärkung einstellbar sind. Die Einstellung von Schwellwerten kann erforderlich werden, wenn die Empfindlichkeit der Meßvorrichtung zu groß iste Es hat sich als günstig erwiesen, erst bei einem Handdruck von 0.5 kg bis 1 kg eine Verstellung des Geräteteiles vorzunehmen. Andererseits ist es unter Umständen dem Arzt nicht zuzumuten, daß er die Höchstgeschwindigkeit
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erst bei einem Druck von ca. 5 kg erreicht. Man wird
daher den Verstärkungsfaktor bei höheren Drücken vergrößern.
Um unterschiedliche Gewichte ausgleichen zu können oder die Temperaturdrift des Verstärkers zu berücksichtigen, kann in Fortbildung der Erfindung durch Betätigen eines
und selbsttätig
Tasters/oder/bei einer oder mehreren Betriebsbedingungen des Röntgenuntersuchungsgerätes, bei der eine Verstellung des Geräteteiles nicht erforderlich ist, der von der Druck meßvorrichtung eventuell gelieferte Meßwert zum automatischen Nullabgleich der Druckmeßvorrichtung selbst verwendet werden.
Besonders einfach läßt sich die Druckmeßvorrichtung in
das Kraftübertragungsglied zwischen Motor und Geräteteil einbauen» Jeder auf das Geräteteil ausgeübte Druck wird dann automatisch gemessen. Um möglichst weitgehend Verletzungen des Patienten oder des Arztes oder Beschädigungen des Geräteteiles zu vermeiden, wird in Fortbildung der Erfindung vorgeschlagen, den Motorantrieb durch Verwendung
eines Motors mit geringem GD (Scheibenläufer, Glockenläufer) weitgehend trägheitslos zu machen,,
Den gleichen Effekt kann man erzielen, indem man eine
motorische Kraft, die z.B. von einem dauernd laufenden
Motor erzeugt wird, trägheitslos über elektrisch regelbare Kupplungen mit dem Geräteteil verbindet«
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Als Druckmeßvorrichtung hoher Auflösung und quasi weglosem Meßweg wird in Ausbildung der Erfindung ein oder mehrere auf einen Träger aufgeklebte Dehnungsmeßstreifen verwendet. Derartige Dehnungsmeßstreifen haben eine so hohe Auflösung, daß bei einer Gesamtbelastung von einigen 100 kg noch ein von Hand auf das Geräteteil aufgebrachter Druck von einigen Gramm meßbar ist. Da der Meßweg nur einige tausendstel mm beträgt, ist eine s·« hohe Schwingungsfrequenz gegeben, die mechanisch nicht spürbar wird, die sich elektrisch jedoch ohne weiteres bedampfen läßto
Als Druckmeßvorrichtung kann in Fortbildung der Erfindung ein oder mehrere Quarzkristalle verwendet werden, wobei der im ersten Augenblick anstehende, von Hand ausgeübte Druck in eine proportionale Spannung umgewandelt und gespeichert wird. Dieser Wert dient so lange als Stellgröße für die Verstellgeschwindigkeit, bis ein diesem Wert entgegengesetzter Druck gemessen und eine entsprechende Spannung dem gespeicherten Spannungswert entgegengeschaltet wird. Das Auflösungsvermögen von Quarzkristallen ist noch höher als das von Dehnungsmeßstreifen« Mit einer solchen Einrichtung läßt sich bei einer Belastung mit einer Tonne noch eine Differenzkraft von einem Gramm messen·
Die Speicherung des im ersten Auügenblick von Hand, ausgeübten Druckes kann durch ein mit einem konstanten Strom gespeistes Potentiometer mit weitgehend trägheitslosem
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von einer der Handicraft entsprechenden Stellgröße gesteuerten elektromotorischen Antrieb erreicht werden.
Eine bevorzugte Anwendungsform der Erfindung ist die Verschiebung des Zielgeräte-Röhrenwagens längs der Patientenlagerungsplatte eines Röntgenuntersuchungsgerätes. Die Gewichte dieser Einheit liegen bis etwa 150 kg. Die erforderliche Massenbeschleunigung und die Reibungskräfte sind beachtliche Wenn man an eine solche Einheit weiter einen Bildverstärker ankuppelt, erhöht sich das Gewicht nochmals um ca. 60 kg. Die durch die Bewegung dieser Massen erforderlichen Kräfte übersteigen das Maß, das dem Arzt im täglichen Betrieb zugemutet werden kann. Mit dem erfindungsgemäßen Gegenstand ist es möglich, bei entsprechend proportionierter Ausbildung des Antriebes die Verstellkraft für den Arzt in die Größenordnung von 1 kg bis 2 kg zu bringen, wobei der subjektive Eindruck entsteht, daß überhaupt kein Motorantrieb vorhanden ist, sondern daß ein schwereloses Geräteteil bewegt wird. Besonders vorteilhaft macht sich bei der ( efindungsgemäßen Anordnung bemerkbar, daß ein vom Patienten gegen die Handkraft des Arztes ausgeübter Druck den Handdruck aufhebt und die Verstellung stoppt. Dieses ist z.B. wichtig, wenn der Arzt auf den Patienten einen Tubus aufgesetzt hat und das Zielgerät nach oben verschiebt. Bei einem rein motorischen Antrieb besteht die Gefahr, daß der Arzt dem Patienten die Rippenbögen eindrückt, da der Tubus unterhalb dieser Rippenbögen liegt. Beim Erfindungsgegenstand dagegen ist der Druck gegen die Rippenbögen nur so groß, wie
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ihn der Arzt selbst aufbringt.
Diese Feinfühligkeit ist besonders vorteilhaft, wenn der erfindungsgemäße Antrieb für die Verstellung des Zielgerätewagens zur Kompression des Patienten verwendet wird. Auch hier hebt der Gegendruck des Patienten den Handdruck des Arztes auf, so daß der Arzt effektiv die Kraft aufwenden muß, mit der er den Patienten komprimieren will.
Besondere Vorteile ergeben sich auch bei der Anwendung des Erfindungsgegenstandes bei einem an der Raumdecke aufgehängten höhenverstellbaren Geräte- oder Zusatzteil eines Röntgenuntersuchungsgerätes. Hierbei ist insbesondere die Frage der leichten Anpassung an unterschiedliche Gewichte hervorzuheben.
In der Abbildung ist rein schematisch ein Ausführungsbeispiel für die Erfindung dargestellt.
Mit 1 ist ein Röntgenzielgerät bezeichnet, das in Richtung des Pfeiles 2 und in Richtung des Pfeiles 3 verstellbar ist. Das Zielgerät ist auf einem Längswagen k mittels Rollen 5, 6 gelagert, um in Kompressionsrichtung auf den Patienten hin verschoben werden zu können. Der Längswagen k 1st mit Rollen 7» 8 auf einer angedeuteten Führungsbahn 9 des Untersuchungsgerätes längs des nicht dargestellten Patiententisches verschiebbare An den Längswagen k gliedert sich ein endloses Seil oder eine endlose Kette 10, die über Rollen 11, 12 umgelenkt ist, an. Mit einer der Um-
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lenkrollen 1st ein Motor I3 gekuppelt. In das Kraftübertragungsglied, d.ho in den Seilzug bzw, in die Kette 10 ist eine Druckmeßvorrichtung 14 eingefügt0 Sie mißt sowohl das Gewicht G des Zielgerätes als auch den von Hand aufgebrachten Druck, der mit + g bezeichnet ist. Venn. + g Null ist, d.h. von Hand kein Druck auf das Zielgerät ausgeübt wird, meldet die Druckmeßvorrichtung 14 nur das Gewicht G des Zielgerätes samt seinen Aufhängungsmitteino *
Im folgenden soll beschrieben werden, wie die Einrichtung funktioniert, wenn z.Bo der Arzt auf das Zielgerät drückt, d.h. das Zielgerät in der Höhe verschieben will ο Es würde dann die Handkraft -g dem Zielgerätegewicht G entgegenwirken. Ein diesem Gewicht entsprechender Meßwert wird von der Druckmeßvorrichtung Ik an einen Verstärker 15 geliefert, in dem das Meßsignal auf einen solchen Wert verstärkt wird, daß es anschließend gut weiterverarbeitbar 1st. Das Meßsignal i G -g wird in einer Vergleichsstufe 16 mit dem bekannten Wert für G verglichen» Am Ausgang erscheint dann der Meßwert -g. Dieser wird wiederum in einen Vergleichsverstärker 17 gegeben, der mittels einem nicht näher erläuterten Netzwerk 18 veränderbar ist in bezug auf Schwellwerte, Verstärkungsfaktoren usw. Der so aufbereitete Meßwert von -g wird in einen weiteren Vergleichsverstärker 19 und von dort in einen Leistungsgegeben. ■ verstärker 20, der auf den Motor 13 wirkt/ Mit dem
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Motor 13 ist ein Tachogenerator 21 mechanisch gekuppelt, dessen der Verstellgeschwindigkeit entsprechender Meßwert rückgekoppelt wird auf den Vergleichsverstärker 19 und von dort die Leistungsaufnahme des Leistungsverstärkers 20 steuert, Bei Verwendung eines trägheitslosen Antriebes ist die ganze Anordnung derart feinfühlig» daß der Arzt nicht das Gefühl hat, mit einem motorisch angetriebenen Geräteteil zu arbeiten»
Der Eingang des Verstärkers 16 ist mit einem veränderbaren Widerstand 22 versehen, um unterschiedliche Gewichte des Geräteteiles selbst einstellbar zu machen.
Die Kompressionsbewegung ist in analoger Weise wie die Längsbewegung des Zielgerätes aufgebaut. Es sind hier lediglich das Seil oder die Kette 23, die Meßvorrichtung 2k und der Motor 25 angedeutet.
Es sei noch erwähnt, daß der Erfindungsgegenstand selbstverständlich auch anwendbar ist, wenn ein Teil des Geräteteil-Gewichtes durch ein Gegengewicht ausgeglichen ist»
Bei Verwendung selbsthemmender Getriebe oder einer vorzugsweise am Motor angebrachten Stillstandsbremse braucht der Motor nur bei Veränderung des Meßwertes eingeschaltet zu werden und nicht dauernd das Gegenmoment für die Last aufzubringen »
Die Vorteile der Erfindung sind im übrigen nicht nur bei Anwendung der Erfindung bei medizinischen Bönt&enunter-
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suchungsgeräten gegebene Sie treten überall dort auf, wo schwere Lasten feinfühlig von Hand bewegt werden sollen, wobei ein sicli änderndes Gewicht, wie oben beschrieben, leicht eineichbar ist. Denkbar sind solche Anwendungen z.B. im Schiffsbau, wo schwere Teile unter Hand- und Sichtkontrolle eingefahren werden, im Brückenbau und am Fließband im Fahrzeugbau, wenn z.B. komplette Motoren in das Fahrzeugchassis eingesetzt werden. ™
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Claims (1)

210A509 Patentansprüche
1.J) Röntgeimntersucliungsgerät mit einem motorisch ver— stellbaren Geräte teil, bei dem der Motor hinsieht-« lieh Drehzahl und Drehrichtung steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung des Motors in Abhängigkeit von Stärke und Richtung des axi£ den Geräteteil in Verstellrichtung ausgeübten Druckes eine Druckmeßvorrichtung hoher Auflösung und quasi weglosem Meßweg (hoher· Frequenz} vorgesehen und derart angeordnet ist, daß sie den von Hand ausgeübten Druck und die Vertikalkomponente des Gewichte," des zu verstellenden Geräteteiles mißt«,
2o) Röntgenuntersuchungsgerät nach Anspruch 1, dadnrch gekennzeichnet, daß eine VergleichsVorrlcLtViig den von der DrucLjrneßvorriehtung gelieferten Meftwert mit dem der Vertikallcompoiionte des Geräte teile-s ^ i>t."sprechende η Wert vergleicht t daß dem Motor eine die·;esa Diffe— rexizwer t entspreeilende Soilgesclr.vindlglr.eit vorgegeben ist und daß die Leistujigsaufiiahnie des Moter; Steuer« bar ist in Abhängigkeit vom Di.ffer-pnaweri ScJl»/lst«= geschwindigkeit des Geräveteilet, wobei, di.e Zsi.ge·-- sclrwindigkeit des Geräteteiles liter einen Tachogenerator gemessen ist^
Röntgenunteroucliungsgex-ät nanL ^!!,yprüohen 1 u-ui 2f dadurch gekennzeichnet, daß durch Betätd.gei) '-rines
und selbsttätig
Tasters /oder /bei einer oder mehreren Bgti'j.el>-bedingungen des Röiitgemmtersucliungsgerätes, bei der eine Verstellung des Geräteteiles nicht erforderlich ist,
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der von der Druckmeßvorrichtung eventuell gelieferte Meßwert zum automatischen Nullabgleich der Druckmeßvorrichtung selbst verwendet isto
4o) Röntgenuntersuchungsgerät nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmeßvorrlchtung in das Kraftubertragungsglled zwischen dem Motor und dem Geräte beil eingebaut isto
3·) Röntgenuntersuchungsgerät nach Ansprüchen 1 und 2, ,
dadurch gekennzeichnet, daß der Motorantrieb durch
Verwendung eines Motors mit geringem GD™ (Scheiben-· läufer, Glockenläufer) weitgehend trägheitslos gemacht ist.
6O) Röntgenuntersuchungsgerät nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein dauernd ia eine Richtung· laufender Motor vorgesehen ist, der durch weitgehend trägheitslos regelbare Kupplungen in zwei Drehrichtungen einschaltbar isbo
7«) Eonfcgenunter3uohiiiigsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekeanzeichnst, daß als Di'uclcmeßvox-rd.chtiuig ein oder melij-'ii'e auf einen Träger aufgeklebte Uöluiungsmeßstre.i· fen verwendet sind*
8O) Röntgenuntersuchungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Druckmeßvorrichtung ein oder mehrere Quarzkristalle verwendet sind, daß die im
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ersten Augenblick anstehende, dem von Hand ausgeübten Druck proportionale Spannung gespeichert ist und so lange als Stellgröße für die Verstellgeschwindigkeit benutzt ist, bis ein diesem Wert entgegengesetzter Druck gemessen und eine entsprechende Spannung dem gespeicherten Spamrungswert entgegengeschaltet ist.
9»j Röntgenuntersuchungsgerät nach Anspruch 8, dadurch. gekennzeichnet, daß zur Speicherung ein mit einem konstanten Strom gespeistes Potentiometer :λ1 γ. weitgehend trägheitslosem von einer der Handler·art entsprechenden Stellgröße gesteuerten electronic« tischen Antrieb verwendet ist,
1Oo) Röntgenuntersuchungsgerät nach den bisherigen An·« Sprüchen, gekennzeichnet durch die Verwendung bei einem motorisch längs der Patientenlagerungspiafcte verschiebbaren Zielgei^äte-Röhrenwagen.
1 ο ) Röntgenuntersuchungsgerät nach den bishex-igan Ansprüchen, gekennzeichnet durch die ¥«r;;enflu:^ bei einem auf den Patxsntenkorper mittels ;.:οϊογ:: scher Kraft aufpressbaren Kompressions tubus. .*
12*) Röntgentitttersiuohuiigsgerät nach den bi üiier ig-=n. Ansprüchen, gekennzeichnet durch die ¥er-*endung bei einem an der Raumdscke aufgehängten höhenverstellbaren Geräte-^ oder Zusatzteil eines fiöntgenunter« suchungsgerätes.
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13ο) Röntgenuntersuchungsgerät nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Handdruck entsprechende Meßwert veränderbar ist derart, daß Sclr>felliiertes der Verstärkungsfaktor oder vorgegebene Kurveiiverläuf e der Verstärkung einstellbar siiido
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