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Röntgenuntersuchungsgerät Die Erfindung betrifft ein Röntgenuntersuchungsgerät,
an welchem ein motorisch bewegbares Hilf sgerät, z0B. ein Zielaufnahmegerät angeordnet
ist0 Infolge der Masse des Hilfsgerätes erfolgt die Bewegung desselben mit Hilfe
eines elektromotorischen Antriebes über ein erlastisches Glied, dessen Deforkation
zur Betätigung von Steuerelementen für den Antriebsmotor benutzt wird.
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Die Röntgentechnik wird durch Einsatz von~~Hilfseinrichtungen und
Zusatzgeräten immer mehr vervollkommnet, obwohl die Bestrebungen der Konstrukteure
dahin gehen, durch Einsatz neuer Materialien eine Verringerung des Gewichtes der
zu bewegenden Geräte zu erzielen, ist jedoch z*B. durch die Einführung von elektronischen
Bildverstärkern für die röntge ndiagnostische Untersuchung das Gewicht des Zielgerätes
und damit die für den Arzt zu bewegende Masse erheblich gestiegen, Der Kraftaufwand
für den Arzt wird zwar bei einer Bewegung des Zielgerätes abweichend von einer horizontalen
Verschiebung durch sogenannte Gegengewichte ausgeglichen, jedoch führt das zu einer
Vergrößerung der zu beschleunigenden Gesamtmasse und der' Reibungskräfte. Zur Erleichterung
der physischen Arbeit für den Arzt und zur Verbesserung der Bedienbarkeit
des
Röntgenuntersuchungsgerätes mit Hilfe der Einführung der Fernbedienung wird die
Bewegung des Zielaufmahmegerätes bei gleichzeitiger Lntfernung aller Ausgleichsgewichte
mit Hilfe von elektromotorischen Antrieben vorgenommen. Diese Umstellung im Bewegungsantrieb
für das Zielgerät bringt eine Gefahr für den Patienten mit sich, wenn nicht Vorsorge
getroffen st, daß der Druck, der auf den Patientenkörper ausgeübt wird, einen bestimmten
Vert nicht überschreiten kann. Diese Forderung wird erreicht, indem in den Kraftweg
zwischen Antriebsmotor und Patientenkörper ein elastisches Glied eingebaut wird,
dessen Verformung ein Maß für den auf den Patientenkörer ausgeübten Druck ist und
das mit Hilfe von geeigneten Steuerelementen eine Abschaltung des Antriebsmotors
vornimmt.
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Es ist bekannt, am Zielgerät ein -Federglied anzubringen, das einen
Kontakt betätigt, der den Motor abschaltet und so die Bewegung sofort unterbricht.
Nachteilig dabei ist, daß die Abmessungen des Zielgerätes vergrößert werden und
daß bei einem Versagen der ßbschalteinrichtung der Patient gefährdet werden bzw.
Schaden erleiden kann.
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Diese Nachteile werden bei einem weiterhin bekannten Gerät dadurch
vermieden, daß ein elastisches Glied zwischen dem Zielgerät und dem Antriebsmotor
aingeschaltet ist, wodurch das Röntgenhilfsgeräts also das Zielgerät mittelbar über
das elastische Glied in Bewegung versetzt wird. Die beim Anfahren des Zielgerätes
an ein Hindernis auftretende Längenänderung bzw. Verformung wird in bekannter Weise
zur Betätigung des Steuerorganes, das den Antriebsmotor ausschaltet, ausgenutzt.
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Bei der letztgenannten Au-sführung ist zwar ein Ansprechen der Steuerorgane
gewährleistet, da beim Auftreten eines Hindernisses in der Bewegungsriehtung eine
Verschiebung eines Teiles des elastischen Gliedes erfolgt, das einerseits am Träger
von Führ rungsschienen des Röntgenhilfsgeräte 5 und andererseits an einem die Qntriebskraft
des Motors auf das Röntgenhilfsgerät übertragende Verbindungsglied befestigt ist,
Nachteilig bei der Anordnung der Steuerelemente des elastischen Gliedes ist die
Ijageabhänigkeit des gesamten Systems. Bei einer Schwenkung des Untersuchungsgerätes
in vertikaler Ebene erfolgt durch die Schwerkraft eine Verschiebung des elastischen
Gliedes und damit unter Umständen ein ungewolltes Ansprechen der Steuereinrichtung.
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Bs ist Zweck der Erfindung, ein Röiitgenuntersuchungsgerät zu schaffen,
das mit geringem körperlichem Aufwand in jeder gewünschten Lage zu bedienen ist
und dem Patienten einen sicheren Schutz vor Quetschungen bietet.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem elektromotorisch
bewegtem Hilfsgerät, z.B. einem Zielgerät für ein Röntgenuntersuchungsgerät, welches
entsprechend de.r gewünschten Arbeitslage selbst oder durch das Röntgenuntersuchungsgerät
in jeder beliebigen -Ebene schwenkbar ist, die durch ein elastisches Glied mit ihm-zugeordneten
Steuerelementen für den Antriebsmotor verwirklichte Sicherheitseinrichtung so zu'gestalten,
daß sie unabhängig von der jeweiligen Betriebslage gleichmäßig ansprechbar ist.
Es soll weiterhin gewährleistet werden, daß das Röntgenhilfsge rät durch eine willkürliche
Krafteinwirkung in jeder Betriebslage richtungsabhängig motorisch lenkbar ist.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einem in
vertikaler Ebene schwenkbarem Röntgenuntersuchungsgerät die Steuerelemente für den
An-.
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triebsmotor mit dem Hilfsgerät derart gekoppelt und schwerkraftabhängig
aufgehängt sind, daß eine Kompensation der beim Sohwenken infolge der Masse des
Hilfsgerätes auftretenden Verschiebung der Steuerelemente eintritt. Dabei erfolgt
die Anordnung zweckmäßigerweise so, daß das Betätigungsglied für die oteuerelemente
mit aem Hilfsgerät .mechanisch verbu-nden ist, so daß es bei der Schrägstellung
des Hilfsgerätes die gleiche Verschiebung erfährt, die einer seits durch die Federaufhängung
und die Masse des Hilfsgerätes und andererseits durch die Schwerkraft entsteht.
Zur Kompensation der Verschiebung ist es einerseits möglich, die Steuerelemente
oder das Betätigungsglied dafür, so mit einem System, bestehend aus Masse und Feder,
mechanisch zu verbinden, daß es beim Schwenken zu einer gleichen Verschiebung kommt,
wie sie beim Hilfsgerät auftritt.
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Es ist weiterhin möglich das Steueniement selbst in gleicher Richt-ung
wie das Hilfsgerät auf einer Führungsbahn durch die- Anlenkung an einen Arm eines
Vertikal hängenden Pendels, das am-Hilfsgerät schwenkbar angeordnet ist, um den
gleichen Betrag zu verschieben. Damit ist gewährleistet, daß die durch das Pendel
bewirkte Verschiebung des Steuerelementes, die durch die Schrägstellung des Hilfserätes
bewirkte Verschiebung komensiert, indem keine Relativbewegung zwischen Betätigungsglied
und- Steuerelement erfolgt. eis ist möglich, als Steuerelement einen Schiebewiderstand
zu benutzen, der auf einer schiene befestigt ist, die in längsrichtung -infolge
der Anlenkung an einem Pendelarm verschiebbar ist. Dazu muß der Schleifer mit dem
Betätigungsglied gekoppelt sein
und sich in der Ruhestellung möglichst
in der Mitte der Widerstandsbahn befinden. Es ist auch möglich, als Steuerelement
in jeder Richtung mindestens einen Schalter auf einer-ebenfalls in gleicher Weise
gefahrten Schiene zu befestige'n-. Bei Verwendung von mehreren Schaltern in einer
Richtung sind diese so anzuordnen, daß sie nacheinander -einschaltbar sind, womit
eine Abstufung. bzw. Einstellung des gewünschten Druckes auf den Patientenkörper
msilich ist'. Bei Verwendung eines Schiebewiderstandes als Steuerelement ist es
auch möglich, eine elektrische Brückenschaltung zu verwenden, die aus zwei veränderbaren
Widerständen, die die beiden Bräckenzweige bilden, besteht. Dabei ist ein Widerstand
an einem Teil des Röntgenuntersuchungsgerätes befestigt, wobei das Teil gleichsinnige
Bewegungen des Hiflsgerätes infolge des motorischen Antriebes ausführt und der.
Schleifer'des Widerstandes an dem Betätigungsglied mechanisch befestigt ist. Derandere
Widerstand ist mit dem Hilfsgerät so mechanisch verbunden, d'aß er bei Schrägstellung
desselben, die gleiche Winkeldrehung erfährt. An seinem Schleifer ist eine Masse
so angebracht, daß sie infolge ihrer Schwerkraft eine Verstellung hervorruft. Die
Brückenschaltung kann derartig ausgeführt werden, daß der eine veränderbare Widerstand
ein Schiebewiderstand und der andere- ein Potentiometer ist. Dabei befindet sich
an der iotentiometerachse ein freihängendes Pendel und die vom Schleifer des Potentiometers
überstrichene Strecke ist so dimensioniert, daß der wirksam werdende Widerstandsbetrag
sich bei Sineare-m VerArehungswinkel sinusförmig ändert0 Damit wird gewährleistet,
daß die Brückenaus'g'angsspannung bei einem Schwenken des Röntgenhilfsgerätes immer
Null ist, wenn keine willkürlichen Kräfte einwirken.
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Die Erfindung soll nachstehend anhand eines @usführungsbeispieles
und einer Zeichnung naher erläutert werden.
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In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 eine prinzipielle nordnung mit einem
Widerstand als Steuerelement, Fig. 2 eine prinzipielle Anordnung Bit einem Widerstand
als steuerelement in Brückenschaltung, Fi, 3 mit Schaltern als Steuereleme.-t und
Fig. 4 eine prinzipielle Arordnung mit-einer in zwei Verschiebungsebenen wirkenden
icherheits- und Steuereinrichtung.
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In der Figur 1 ist von einem Röntgenuntersuchungsgerät lediglich dss
Zielaufnahmegerät 1 sowie die mechanische Verbindung zwischen ihm und dem Grundge.-stell
2 des Röntgenuntersuchungsgerätes schematisch dargestellt. Am Grundgestell 2 befindet
sich auch ein elektrischer Antrieb 3, aer in der Fig. durch eine Riemens-cheibe
und einen Keilriemen versinnbildlicht ist.-Die Riemenscheibe des ntrieoes 3 befindet
sich auf einer Spindel 4, die auf der einen Seite am Grundgestell 2 gelagert ist
und über eine Spindelmutter 5, an der sich Bolzen 6 mit Druckfedern 7 und 8 befinden,
die mechanische Kraftübertragung zu einem Zielgerateträger 9 des Zielaufnahmegerätes
1 bewirkt. Der Zielgeräterträger 9 ist mit Durchbrächen 10 versehen, in welchem
die Bolzen 6 geführt werden. In e einen weiteren Durchbbruch -11 des Zielgerä..teträgers
9 erfolgt die Führung der Spindel 4. Zur Erreichung einer guten Sta bilität und
Führung ist es notwendig, das Zielaufmahmegerät bzw. den Zielgeräteträger 9 mit
einer weiteren Führung 12 zu versehen, die mit aem Grundgeszell 2 in Verbirdung
steht. Wie aus der Fig. ersichtlich, ist am unteren Teil des Zielgeräteträgers 9
ein beliebig usgeführtes
Betätigungsglied 13 mechanisch fest verbunden.
Dieses ist wiederum mit dem Schleifkontakt 14 eines Schiebewiderstandes 15 verbunden.
Der Schiene.
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bewiderstand 15, über dem eine Gleichspannung, angedeutet ourch die
Klemmen mit der Bezeichung + und -abfällt, befindet sich auf einer Führungsbahn
16, die einerseits befestigt und andererseits mit einem Pendelarm 17 drehbar verbunden
ist. Der Pendelarm 17 hat an seinem oberen Ende ein weiteres Kugelgelenk 18 und
alu uslenkung des Pen -sich eine llase 19-zur sicheren uslenkung des Pendelarmes
17 bei einer Schwenkung des Zielaufnahmegerätes 1.
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Es besteht folgende Wirkungsweise. Befindet sich das Zielaufnahmegerät
in horizontaler Stellung und wirkt auf das Zielgerät 1 in keiner Richtung eine Kraft,
so ist die zur irkung kommende Steuerspannung zwischen dem Schleifkontakt 14 und
einem Abgriff 20 des Schiebewiderstandes 15 so bemessen, daß keine Ansteuerung des
für die Bewegung des Antriebes 3 vorgesehenen Gleichstrommotros 21 erfolgt. Wirkt
eine Kraft in Pfeilrichtung auf das es, so erfolgt eine Komprimierung die Handkraft
des Arztes, so erfolgt eine Komprimierung der Widerstandsbahn des S der Schleif-kontakt
14 auf der Widerstandsbahn des Schiebewiderstandes 15 in gleicher Richtung-bewegt
wird und die chen des Glei nung so verändert wird, daß ein insprechen des Gleichstrommotors
21 erfolgt, wodurch der Antrieb 3 mit der Spindel so bewegt erfolgt. eine Bewegung
i,n der gewünschten Richtung erfolgt. Diese Bewegungsrichtung wird so lange anhalten
bis entweder die Krafteinwirkung aufbört oder bis eine Gegenkraft sich beispielsweise
durch den Patientenkörper einstellt, die eine Entlastung der Druckfedern 7 zur Folge
hat. Besteht Gleichgewicht zwischen den beiden Kräften, der Handkraft Schleifkon
und der Gegenkraft es Patienten. daß der Schleifkontakt 14 sich wieder in seiner
ursprünglichen -
Lage befindet, womit die tusgangsspannung über
den Schiebewiderstand die vorherige Größe besitzt, was ein Abschalten des Gleichstrommotors
21 und damit ein Aufhören der Bewegung zur Folge hat. Bei einer Krafteinwirkung
entgegen der Pfeilrichtung erfolgt der Verstellvorgang analog in der anderen Richtung.
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Bei einer Schwenkung des Zielaufnahmegerätes in vertikaler Ebene'
hat das zur Folge, daß infolge der Masse des. Zielaufnahmegerätes beispielsweise
die Druckfedern 7 zusammengedrückt werden, wodurch an dem Schiebewiderstand 15 eine
Steuerspannung entstehen würde, die zur Ansteuerung des Motors führen würde, wenn
nicht dafür Sorge getragen wird, daß eine gleichzeitige Verstellung des Schiebewiderstandes
15 erfolgt.
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Diese wird dadurch verwirklicht, daß der Schiebevjiderstand entlang
der Fahrungsbahn 16 mit Hilfe der Auslenkung des Pendelarmes 17 verschoben wird.
Es ist ersichtlich, daß bei jeder Lage des Zielgerätes bei Einhalten der Dimernsionierungsbedingunen
der Abstand zwischen dem Schleifkontakt 14 und dem Abgriff 20 des Schiebewiderstandes
gleich bleibt und damit die zur Wirkung kommende Auseagsspannung ohne fremde Durckeinwirkung
auf das Zielaufnahmegerät immer gleich bleibt.
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In der Fig. 2a ist die gleiche Anordnung mit einem Schiebewiderstand
15 dargestellt, auf die riochmalige Erläuterung der Wirkung kann verzichtet werden.
Als Unterschied zur Fig. 1 ist hier lediglich der Schiebewiderstand 15 fest mit
der Spindelmutter verbunden, wodurch bei einem Schwenken des Zielaufnahmegerätes
1 eine Ausgangsspannung über dem Schiebewiderstand 15 entsteht. Zur Vermeidung des
Ansprechens des Gleichstrommotors 21 wird hierbei jedoch eine Brückenschaltung venmendet.
Diese ist prinzipiell in der Fig.2b
dargeste-lltO Im oberen Brückenkreis
ist der Schiebewiderstand 15 eingefügt und im unteren Brückenkreis befindet .sich
ein veränderbarer Widerstand 220 Die Widerstandsbahn des Widerstandes 22 wird ebenfalls
mit dem Zielaufnahmegerät 1 geschwenkt, lediglich sein Schleifkontakt' 23 befindet
sich infolge der an ihm befestigten Masse immer in der gleichen senkrechten Stellung.
Bei geeigneter Dimensionierung der Widerstandsverhältnisse der Brückenschaltung
ist gewährleistet, daß bei einer Schwenkung des Zielaufnahmegerätes, die an einem
Verstärker 24 anliegende Ausgangsspannung immer gleich groß ist und somit der Gleichstrommotor
21 nicht angesteuert wird.
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In der Fig. 3 ist die prinzipielle Anordnung von Schaltern als Steuerelemente
für den nicht dargestellten Gleichstrommotor oder einen polumschaltbaren Drehstrommotor
dargestellt0 Es ist wiederum eraibhtlich, daß unabhängig vom Winkel zwischen der
Bewegungsrichtung des Zielaufnahmegerätes 1 und der Horizontalen und damit unabhängig
von der Stellung des Grundgestelles 2 durch eine von außen wirkende Kraft der Antrieb
3 gesteuert werden kann, In der Fig. 3a ist die Bewegungsrichtung des Zielgeräteträgers
9 mit dem Zielaufnahmegerät 1 in horizontaler Bewegungsrichtung dargestellt. Das
am Zielgeräteträger 9 befestigte Betätigungsglied 13 befindet sich bei Nichtvorhandensein
einer äußeren Kraft mittig zwischen Schaltergruppen 25 und 26. Durch die auf den
Bolzen 6 befindlichen Druckfedern 7 und 8, die sich in dieser Lage des Zielaufnahmegerätes
1 in gerade noch ungespanntem Zustand -befinden, wird die Lage des Zielgeräteträgers
9 und damit die Lage des Betätigungsgliedes 13 fixiert. Wird eine von außen in Pfeilrichtung
wirkende Kraft auf das Zielaufnahmegerät
1 ausgeübt, so erfolgt
eine Deformierung des elastischen Gliedes, bestehend aus den Druckfedern 7, 8 und
den Bolzen 60 Es erfolgt eine Relativbewegung zwischen dem Betätigungsglied 13 und
einer Schaltergruppe 25 bzw. 26. Ist die Krafteinwirkung in einer Richtung entsprechend
groß, so wird, nachdem der eine Schalter der Schaltergruppe angesprochen hat, auch
der dahinterliegende Schalter anspreche. Das bedeutet, daß z.B. bei einem polumschaltbarem
Motor eine Drehung der Spindel 4 über einen Riemen und eine Pemenscheibe des Antriebes
3 erfolgt, Es sind damit zwei Verschiebegeschwindigkeiten realisierbar, Der Antrieb
des Zielaufnahmegerätes erfolgt dadurch mittelbar über die Druckfederpaare 7 bzw.
8.
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In der Fig. 3b ist gezeigt, daß durch die Wirkung des Pendelarmes
17 mit der daran befestigten Masse 19 eine Verschiebung der Schaltergruppen 25 und
26 erfolgt, so daß ein Ansprechen des in der Fig. nicht dargestellten Gleichstrommotrs
vermieden wird.
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Wird die Funktion der Schalter 25 und 26 umgekehrt, doho sie wirken
nur als Abschalter, so läßt sich-das Gerät fernsteuern. Die Schalter 25 bzw. 26
sind dann als Kollisionsschutz wirksam. Bei Auffahren des Hilfsgerätes auf den Patientenkörper
erfolgt unabhängig von der stellung des Hilfsgerätes im Raum bei einem bestimmten
Äuffahrdruck ( der im Sinne des Komprimierens auch gewünscht sein kann) ein Abschalten
des Antriebes.
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Die Möglichkeit der Fernsteuerung läßt sich auch analog mit Schaltungen
entsprechend Fig. 1 und Figo 2 realisieren.
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In der Fig. 4 ist ein Steuerprinzip für ein Röntgenuntersuchungsgerät
dargestellt, bei dem die Möglichkeit gegeben ist, einmal sämtliche Gegengewichte
entfallen zu lassen und zum anderen der Kollisionsschutz bei
jeder
Lage im Raum gewährleistet istOAls Steuerelemente sind bei dieser Ausführungsform
ebenfalls Schalter bzw0 Schaltergruppen 5 vorgesehen. Die Verschiebung der Steuerelemente
erfolgt bei Schrägstellung nicht mit Hilfe eines Pendels, sondern mit einer Kombination
zwischen Massen m und Federn F mit einer bestimmten Federnkonstante c. Bedingung
für die einwandfreie Funktion ist, daß die Massen mit den zugehörigen Federn jeweils
in einem bestimmten proportionalen Verhältnis zueinander stehen0