JP4413094B2

JP4413094B2 - モータ駆動型ｃ形アームの手動操作を可能にするための解放機構

Info

Publication number: JP4413094B2
Application number: JP2004199083A
Authority: JP
Inventors: ジョン・エム・シモンズ
Original assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Current assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Priority date: 2003-07-07
Filing date: 2004-07-06
Publication date: 2010-02-10
Anticipated expiration: 2024-07-06
Also published as: DE602004014317D1; US6880691B2; EP1495719A1; EP1495719B1; KR20050005802A; US20050126876A1; CN100444796C; US20050006196A1; CN1575756A; JP2005028134A; US7059463B2

Description

本発明は駆動シャフトの制御を調節するための解放機構に関するものである。より具体的には、本発明の特定の実施形態は、オペレータがＣ形アームを手動又はドライブ・トレーン(drive train) のいずれかによって軌道回転させるのを可能にするクラッチ解放機構に関するものである。

医学的処置を行う前及び処置中に、医療専門家は患者の身体について幾つかの異なる像を多数の異なる向きから撮ることを必要とすることがある。撮像装置が固定されて静止している場合にある特定の複数の向きから像を効果的に撮ることはしばしば困難である。従って、撮像装置はＣ形アーム型撮像機械として知られている大きな移動式構造上に取り付けられる。Ｃ形アーム型撮像機械は典型的には、移動式支持構造と、担持体（キャリア）と、湾曲したＣ形位置決め用アーム（すなわち、Ｃ形アーム）とを含んでいる。担持体は支持構造上に取り付けられ、次いでＣ形アームは担持体に摺動可能に取り付けられる。撮像用ソースがＣ形アームの一方の末端部上に配置され、且つ撮像用レシーバがＣ形アームの他方の末端部上に配置される。Ｃ形アーム型撮像機械は、患者が撮像用ソースと撮像用レシーバとの間に位置決めされるように、多数の異なる向きに患者の周りに動かし且つ回転することができる。そこで、Ｃ形アーム型撮像機械のオペレータは患者の像を撮ることができる。

Ｃ形アームは典型的には、少なくとも２つの方法で患者を中心として回転することができる。支持構造は、担持体に結合された回転アームを含んでいる。Ｃ形アームはその外周縁に沿って複数のトラックを持ち、これらのトラックは担持体上の複数のローラを捕捉して、Ｃ形アームがこれらのローラに沿って担持体に対して運動可能に保持されるようにする。大きいベルトが担持体からＣ形アームの複数のアームに沿って延在する。回転アームは回転軸線を中心として回転して、Ｃ形アームもまた該回転軸線を中心として回転するようにすることができる。これはＣ形アームの「自転回転(rotational rotation) 」として知られている。更に、Ｃ形アームは、Ｃ形アームが担持体に沿って動く、すなわち回転するようにベルトを動かすことによって、横軸線を中心としてＣ形アームの平面に沿って回転することができる。これはＣ形アームの「軌道回転(orbital rotation)」として知られている。少なくとも２つの異なる軸線を中心として回転可能であることにより、Ｃ形アームは異なる望ましい透視方向から撮像するために患者の周りに多数の異なる向きに位置決めすることができる。従って、移動式Ｃ形アーム型撮像機械は医学的処置の前及び処置中に患者の像を撮る効率及び容易さを大幅に増大させる。

しかしながら、従来の移動式Ｃ形アーム型撮像機械は多数の欠点を有する。第１に、従来のベルト駆動Ｃ形アームは軌道回転のために手動でのみ動かすことができる。すなわち、オペレータはブレーキを手動で解放し、次いでＣ形アームを所望の位置へ動かすためにＣ形アームを操作しなければならない。次いで、オペレータは、Ｃ形アームが所望の位置に達したときにＣ形アームの動き手動で停止させ、次いでブレーキを作動してＣ形アームを所定位置に固定させる。Ｃ形アームの位置を調節するこの方法は、オペレータが手でＣ形アームを位置合わせしたいことがある特定の状況において望ましいことがあるが、この手動調節方法は困難であって時間が掛かることがあり、医学的処置を実行する人がＣ形アームをも操作しなければならない場合は特にそうである。その上、Ｃ形アームの位置を調節するこの方法は、オペレータによる不正確な位置決めを生じさせ、或いは人為的エラーによって惹起される他の多数の問題を生じさせる恐れがある。

従来のＣ形アーム型撮像機械によっては、Ｃ形アームにドライブ・トレーン(drive train) が結合されていて、オペレータがドライブ・トレーンを使用することによりＣ形アームを機械的に駆動して担持体を中心に軌道回転させることができるようになっている。オペレータは、ドライブ・トレーンに電気接続されたジョイスティックを操作することによって、Ｃ形アームの動きを制御することができる。しかしながら、このようなドライブ・トレーンを採用しているＣ形アーム型撮像機械はしばしば、Ｃ形アームを手動で操作するように調節することができない。従って、Ｃ形アームは、ドライブ・トレーンが故障したり動力が何もないような緊急事態に使用できないことがある。その上、ドライブ・トレーンを備えた従来のＣ形アームは、使用のために室外に動かすことのできない大きな室内固定型装置である。その上、ドライブ・トレーンはＣ形アームと共に動かすことのできないようなＣ形アームの近くの固定した位置にあり、従って、場所を取り且つＣ形アームの動作の邪魔になることがある。更に、移動式であり且つドライブ・トレーンを採用している他の従来のＣ形アームがあるが、これらのＣ形アームは、Ｃ形アームを駆動するためにベルトを使用していない。
米国特許第５，２２６，０６９号

従って、ドライブ・トレーンによって機械的に操作するか又はオペレータによって手動で操作することができ、且つこのような操作方法を必要なときに一方から他方へ又はその逆に切り換えることのできる移動式Ｃ形アームが要望されている。

本発明の特定の実施形態は、湾曲したアームを持つ種類の撮像装置のための駆動システムを含む。この駆動システムは担持体を含み、担持体は、湾曲したアームが担持体に沿って動くことができるように該湾曲したアームに係合し且つ該アームを支持する。駆動システムはまた、担持体を通って延在していて、湾曲したアームの周縁に固定されているベルトを含んでいる。駆動システムはまた、モータと、該モータによって回転駆動される駆動シャフトと、クラッチ機構を介して駆動シャフトに結合可能である駆動プーリとを含んでいる。駆動プーリは、駆動プーリの回転がベルトの動き、従って担持体に対する湾曲したアームの動きを生じさせるように、ベルトに係合している。クラッチ機構は、モータの作動が駆動プーリの動き、その結果として担持体に対する湾曲したアームの動きを生じさせるように、駆動シャフトが駆動プーリに結合されている「係合位置」と、オペレータが湾曲したアームを担持体に対して手動で動かすことができるように、駆動シャフトが駆動プーリから切り離されている「非係合位置」との間で移動可能である。駆動システムは、クラッチ機構をその係合位置と非係合位置との間で動かすためのクラッチ解放機構を含んでいる。

本発明の特定の実施形態は、移動式の湾曲したアーム、該湾曲したアームに係合する担持体、及び担持体を通って延在していて、湾曲したアームの周縁に固定されているベルトを持つ駆動システムを含んでいる。駆動システムは担持体に取り付けられている。駆動システムは、クラッチ機構を介して結合される駆動プーリ及び駆動シャフトを含んでいる。駆動システムは駆動プーリの周りにベルトを受ける。駆動システムは更に、係合位置と非係合位置との間を移動可能であるクラッチ解放装置を含んでいる。係合位置において、クラッチ解放装置は、湾曲したアームを担持体に対して動かすために駆動シャフトが駆動プーリに結合されてベルトを駆動するように、クラッチ機構を係合させるように構成されている。非係合位置において、クラッチ解放装置は、駆動シャフトに対して相対的に動く駆動プーリによって湾曲したアームを動かすために駆動シャフトが駆動プーリから切り離されすように、クラッチ機構を切り離すように構成されている。

本発明についての上記説明並びに特定の実施形態についての以下の詳しい説明は添付の図面を参照すればより良く理解されよう。本発明を例示する目的で、図面には特定の実施形態を示している。しかしながら、本発明が添付の図面に示した構成及び機器に限定されないことは勿論である。

図１は、本発明の一実施形態に従って形成された移動式撮像機械１０の等角斜視図である。撮像機械１０は、移動式支持構造１４、担持体１８、及び（Ｃ形アームとして示した）湾曲した位置決め用アーム２２を含んでいる。湾曲したアーム２２をＣ形アームとして示しているが、アーム２２は異なる形状としても良いことが理解されよう。例えば、アーム２２は螺旋形状であってよい。移動式支持構造１４は車輪１６を有し、これらにより撮像機械１０全体を移動させることが可能になる。Ｃ形アーム２２は半円形であって、その第１の末端部２５に撮像用レシーバ２６を担持し且つ第２の末端部２７に撮像用ソース３０を担持する。限定ではなく一例としてあげると、撮像用ソース３０はＸ線源である。部分的にカバーされた駆動システム、すなわちドライブ・トレーン３４が、担持体１８に取り付けられている。楔形のクラッチ把手３５が、カバーされたドライブ・トレーン３４から延在していて、これは係合位置に留まるようにバネ荷重が加えられている。

図２は、ドライブ・トレーン３４を露出させ且つＣ形アーム２２（図１）を取り外した状態で示した図１の撮像機械１０の側面図である。移動式支持構造１４は、担持体１８へ延在する回転ナックル２０を含んでいる。回転ナックル２０は、Ｃ形アーム２２全体が縦軸線２４を中心として回転するように、手動で縦軸線２４を中心として回転させることができる。この代わりに、回転ナックル２０は電動機（図示せず）のようなモータによって駆動してもよい。その際、このモータはジョイスティックのような制御装置（図示せず）に電気接続して、オペレータが回転ナックル２０の動きをジョイスティックによって制御できるようにする。

図７は、図１の移動式Ｃ形アーム型撮像機械１０の後部からの等角斜視図である。Ｃ形アーム２２が担持体１８に運動可能に取り付けられている。ベルト４２がドライブ・トレーン３４から担持体１８を通ってＣ形アーム２２の外周縁に沿って延在し、Ｃ形アーム２２に各々の末端部２５及び２７で結合されている。この代わりに、ベルト４２はＣ形アーム２２の内周縁に沿って延在するようにしてもよい。代替例として、ベルト４２はＣ形アーム２２に末端部２５及び２７以外の任意の数の異なる場所で結合するようにしてもよい。

図１に戻って説明すると、オペレータがドライブ・トレーン３４に接続されたボタン又はスイッチを押すことによってドライブ・トレーン３４を作動することにより、ドライブ・トレーン３４がベルト４２（図７）に係合して、Ｃ形アーム２２を担持体１８に沿って矢印Ａ又はＢのいずれかの方向に軌道回転させるようにすることができる。この代わりに、ドライブ・トレーン３４をジョイスティックのような電子的制御装置（図示せず）に電気接続して、オペレータがＣ形アーム２２の動きをジョイスティックによって制御できるようにすることができる。

動作について説明すると、オペレータにより撮像対象の患者の近くまで移動式Ｃ形アーム型撮像機械１０を推し進めることができる。オペレータは、患者が撮像用ソース３０と撮像用レシーバ２６との間に配置されるようにＣ形アーム２２を位置決めする。オペレータは患者の像（又は一連の像）を撮り、次いでＣ形アーム２２を患者から離すように動かすことができる。患者の周りにＣ形アーム２２を位置決めするため、オペレータは回転ナックル２０（図２）の縦軸線２４を中心としてＣ形アーム２２を回転させて、患者の周りにＣ形アーム２２を位置決めすることができる。更に、オペレータはドライブ・トレーン３４を作動することにより、ドライブ・トレーン３４がベルト４２（図２）に係合してＣ形アーム２２を担持体１８に沿って矢印Ａ又はＢのいずれかの方向に軌道回転させるようにすることができる。

ドライブ・トレーン３４を使用することによってＣ形アーム２２を操作することは、Ｃ形アーム２２を軌道回転させるデフォルト方法である。オペレータはこのデフォルト方法を手動で無効にすることができ、そのために、クラッチ把手３５を係合位置から非係合位置へ時計回り方向に回転させて、ドライブ・トレーン３４をベルト４２（図７）から切り離す。クラッチ把手３５がこの解放位置にあるとき、オペレータはＣ形アーム２２を手動で操作して、担持体１８を中心にＣ形アーム２２を軌道回転させることができる。クラッチ把手３５にはバネ荷重が加えられているので、オペレータは、Ｃ形アーム２２を手動で軌道回転させるためにはクラッチ把手３５を非係合位置に維持しなければならない。オペレータが手動によるＣ形アームの回転を完了したとき、オペレータがクラッチ把手３５を非係合位置から解放（手放し）すると、クラッチ把手３５は係合位置へ戻る。オペレータは、患者が撮像用ソース２６と撮像用レシーバ３０との間に位置するようにＣ形アーム２２を患者の周りに位置決めするために、Ｃ形アーム２２を軌道回転させる。オペレータは患者の像を撮った後、Ｃ形アーム２２を患者から離すように動かすことができる。

代替の実施形態では、クラッチ把手３５はバネ荷重をかけないようにすることができ、また係合位置又は非係合位置のいずれかにそのまま留まるようにすることができる。この代わりに、クラッチ把手３５は係合位置から解放位置へ時計回り方向に回転するようにすることができる。

図２に戻って説明すると、ドライブ・トレーン３４は平坦な基板形のプレート３８上に取り付けられている。この代わりに、プレート３８は任意の数の異なる形状又は厚さを有するものとすることができる。プレート３８は、プレート３８がピン４７を中心にして矢印Ｃ及びＤの方向に回転できるように、担持体１８の後側３７から延在する足部５３にピン４７によって結合されている。ベルト４２は、ドライブ・トレーン３４からプレート３８を通り抜けて担持体１８へ延在する。ベルト４２は、担持体１８に沿った中間に位置する孔（図示せず）を通って担持体１８の後側３７から担持体１８の内側３９へ延在して、Ｃ形アーム２２に係合する。担持体１８は孔の一方の側に上側部分５７を有すると共に、孔の他方の側に下側部分６１を有する。上側及び下側部分５７及び６１の各々は孔に接近して遊動輪５２を有している。ベルト４２は遊動輪５２の周りを延在し、遊動輪５２はベルト４２を担持体１８に沿うように方向付けする。遊動輪５２はＣ形アーム２２に係合しない。上側及び下側部分５８及び６２の各々はまた、担持体１８の内側３９に配置された複数組のローラ５５を有している。ベルト４２は、ベルト４２の第１の部分が上側部分５７に沿って延在し且つベルト４２の第２の部分が下側部分６１に沿って延在するように、上記孔を通って延在する。動作について説明すると、Ｃ形アーム２２がベルト４２に結合されているとき、ドライブ・トレーン３４はベルト４２を作動して、ベルト４２がＣ形アーム２２をローラ５５に沿って矢印Ａ又はＢのいずれかの方向に引っ張ることができるようにする。

図７に戻って説明すると、Ｃ形アーム２２はその外周縁に沿ってトラック２８を有し、該トラック２８はＣ形アーム２２を担持体１８に保持するためにローラ５５（図２）を捕捉する。動作について説明すると、Ｃ形アーム２２がベルト４２及びローラ５５に結合されているとき、ドライブ・トレーン３４はベルト４２を作動して、ベルト４２がＣ形アーム２２をローラ５５に沿って矢印Ａ又はＢのいずれかの方向に引っ張ることができるようにする。

図３は、担持体１８上に取り付けられたドライブ・トレーン３４の、カバーを外した状態での後部からの等角斜視図である。ドライブ・トレーン３４は、歯車箱７０を介して駆動シャフト８６（図４）に結合されたモータ８２を含んでいる。歯車箱７０は支持壁８１に沿ってプレート３８に取り付けられている。駆動シャフト８６は駆動プーリ９０に結合される。駆動プーリ９０はベルト４２を駆動して、以下に説明するようにＣ形アーム２２（図１）の軌道回転を生じさせる。クラッチ把手３５を回転させることにより駆動プーリ９０を駆動シャフト８６（図４）から切り離すことができ、これによりＣ形アーム２２の手動操作が可能になる。ベルト４２は駆動プーリ９０に巻き付き、且つプレート３８を通って担持体１８へ延在する。駆動プーリ９０及びベルト４２は共に互いに噛み合う歯（図示していない）を有しており、これによりベルト４２は駆動プーリ９０に連動し、駆動プーリ９０が回転するとき駆動プーリ９０と共に動く。駆動プーリ９０はクラッチ機構４１に結合されている。駆動シャフト８６（図４）は歯車箱７０に係合し、また歯車箱７０から駆動プーリ９０を通って延在する。駆動プーリ９０は駆動シャフト８６に取り付けられているが、駆動シャフト８６と連動していず、このため駆動プーリ９０は駆動シャフト８６に対して相対的に且つ駆動シャフト８６から独立に回転する。クラッチ機構４１は駆動プーリ９０及び駆動シャフト８６に係合する。

ドライブ・トレーン３４はまたクラッチ解放装置５０を含んでいる。クラッチ解放装置５０は円筒形中央部５８を含んでおり、その周りの中間に隙間７４が延在している。クラッチ解放装置５０はまた、中央部５８の第１の端に中央部５８の周縁に沿って延在する薄い円筒形リップ部５４と、中央部５８の反対側の第２の端から延在する棒形支持部６２とを含んでいる。駆動シャフト８６（図４）はクラッチ解放装置５０を貫通して支持部６２まで延在していて、クラッチ解放装置５０及び駆動シャフト８６が互いに独立に回転できるようにクラッチ解放装置５０内に保持されている。クラッチ解放装置５０のリップ部５４は固定リング４６に固定されており、固定リング４６はクラッチ機構４１の周りに延在して、クラッチ機構４１に固定されている。支持ブロック７８がプレート３８から延在して、中央部５８の隙間７４内に配置されている。クラッチ把手３５が支持部６２に結合されていて、これにより、クラッチ把手３５を回転させたとき、クラッチ解放装置５０全体、固定リング４６、及びクラッチ機構４１の一部分がクラッチ把手３５と共に回転する。矩形のクラッチ・ストッパ８５がクラッチ解放装置５０の中央部５８に接近して支持ブロック７８に結合されている。クラッチ・ストッパ８５は、クラッチ解放装置５０が望ましい所定の距離だけ回転して、それ以上の回転が防止されるように、クラッチ解放装置５０に係合する。

図４は、本発明の一実施形態に従って形成されたドライブ・トレーン３４の上部切断面の図である。駆動シャフト８６は歯車箱７０からクラッチ解放把手３５まで延在する。モータ８２は駆動シャフト８６を駆動するように構成されている。駆動シャフト８６は歯車箱７０内の歯車に係合する。歯車箱７０は、駆動シャフト８６が逆駆動可能ではないように、すなわち、駆動シャフト８６を歯車箱７０内の歯車又はモータ８２に係合するように回すことができないように、駆動シャフト８６に係合する。図示のように、駆動シャフト８６は歯車箱７０から延出して、駆動プーリ９０、クラッチ機構４１、支持ブロック７８及びクラッチ解放装置５０を通るように延在する。

図５は、本発明の一実施形態に従って形成されたクラッチ機構４１の破断等角斜視図である。クラッチ機構４１は第１、第２及び第３のリング４０、４４及び４６を含んでいる。ドライブ・トレーン３４（図３）において、第１のクラッチ・リング４０は駆動プーリ９０（図３）に取り付けるように構成され、第２のクラッチ・リングは駆動シャフト８６（図４）に取り付けるように構成されている。第３のクラッチ・リング６６は固定リング４６（図３）に固定されている。図では、これらのリングはそれらの内部動作を示すために一部が破断して除かれている。第１及び第２のクラッチ・リング４０及び４４は互いに対抗して配置される。第１のクラッチ・リング４０は円形のデテント９８を有し、第２のクラッチ・リング４４は円形の孔１０２を有している。第３のクラッチ・リング６６はそれに沿って整列した薄い円形のバネ１１０を備えており、バネ１１０はナット６７によって第３のクラッチ・リング６６上に保持されている。第１及び第２のクラッチ・リング４０及び４４が互いに対抗して駆動シャフト８６（図４）上に適正に配置されているとき、デテント９８及び孔１０２が整列する。孔１０２は球状の玉１０６を受け入れる。第３のクラッチ・リング６６は、バネ１１０が玉１０６に係合して、それらの玉を孔１０２を通ってデテント９８の中まで部分的に押し込むように、第２のクラッチ・リング４４に取り付けられる。玉１０６がデテント９８及び孔１０２の両方の中に位置しているとき、第１及び第２のクラッチ・リング４０及び４４は係合して、互いに対して相対的に動くことができない。従って、第１のクラッチ・リング４０が駆動プーリ９０に結合され且つ第２のクラッチ・リング４４が駆動シャフト８６に結合されているので、駆動プーリ９０が駆動シャフト８６によって駆動される。第１及び第２のクラッチ・リング４０及び４４が係合しているとき、駆動シャフト８６が駆動されるのを歯車箱７０が防止しているので、駆動プーリ９０は手動で回転させることができない。

第３のクラッチ・リング６６がクラッチ解放装置５０（図３）に結合されているので、クラッチ解放装置５０は第３のクラッチ・リング６６を第２のクラッチ・リング４４から離れる向きに動かすように操作することができる。その際、バネ１１０が第２のクラッチ・リング４４及び玉１０６から引き離される。その結果、玉１０６がデテント９８から解放されて、第１及び第２のクラッチ・リング４０及び４４がもはや一緒に保持されないようになる。従って、第１のクラッチ・リング４０は第２のクラッチ・リング４４に対して動かすことができる。その結果、駆動シャフト８６（図４）と駆動プーリ９０（図３）とはもはや相互結合されなくなり、オペレータは駆動シャフト８６から干渉を受けることなくベルト４２（図２）を駆動プーリ９０に沿って手動で動かすことができる。

図４に戻って説明すると、支持ブロック７８はプレート３８からクラッチ解放装置５０の中まで延在しており、且つ駆動シャフト８６を受け入れて支持するブッシング９２を含んでいる。駆動シャフト８６はブッシング９２内で回転することができる。同様に、クラッチ解放装置５０は支持部６２内に、駆動シャフト８６を受け入れて支持するブッシング９０を含んでいる。駆動シャフトはこのブッシング９０内で同様に回転することができる。固定リング４６は、クラッチ解放装置５０が第３のクラッチ・リング６６に結合されるように、第３のクラッチ・リング６６（図５）から延在するリップ部９４を受け入れる。

動作について説明すると、モータ８２を前に述べたようなジョイスティックによって遠隔作動して、モータ８２により駆動シャフト８６を回転させる。第２のクラッチ・リング４４（図５）が駆動シャフト８６に結合され且つ第１のクラッチ・リング４０（図５）に係合しているので、駆動シャフト８６は次いで第１のクラッチ・リング４０、そして駆動プーリ９０をも回転させる。駆動シャフト８６は、クラッチ解放装置５０を回転させないようにクラッチ解放装置５０のブッシング９０内で回転する。回転する駆動プーリ９０はベルト４２（図２）に係合して、ベルト４２を駆動プーリ９０の回転方向に動かす。このようにしてベルト４２が駆動プーリ９０を越えてドライブ・トレーン３４の中を動くと、Ｃ形アーム２２（図１）の一方の末端部２５又は２７が担持体１８（図１）へ向かって引っ張られて、Ｃ形アーム２２を回転させる。ドライブ・トレーン３４は、駆動シャフト８６を時計回り方向又は反時計回り方向のいずれかに回転させてＣ形アーム２２のいずれかの末端部２５又は２７を担持体１８へ向かって動かすことができるように構成されている。

図６は、ドライブ・トレーン３４の底面図である。クラッチ把手３５が係合位置にあり、この係合位置では、第１及び第２のクラッチ・リング４０及び４４（図５）が係合していて、第３のクラッチ・リング６６（図５）内のバネ１１０（図５）によって一緒に保持されている。引張りバネ（図示せず）がクラッチ解放装置５０を係合位置に維持するためにクラッチ解放装置５０に係合している。クラッチ解放装置５０は、中央部５８に沿って隙間７４の中へ延在する傾斜部１１４を含んでいる。この代わりに、又は付加的に、クラッチ解放装置５０は、中央部５８の反対側に位置する少なくとも１つの他の傾斜部１１４を含むようにしてもよい。傾斜部１１４は支持ブロック７８に接近して配置される。

動作について説明すると、オペレータはクラッチ把手３５を時計回り方向に回転させて、引張りバネの抵抗に打ち克ってクラッチ解放装置５０全体もまた時計回り方向に回転させるようにすることができる。クラッチ解放装置５０が回転するとき、傾斜部１１４が支持ブロック７８に沿って摺動して、支持ブロック７８に抵抗するように係合する。傾斜部１１４の向きにより、傾斜部１１４が支持ブロック７８に係合するとき、クラッチ解放装置５０全体が矢印Ｃの方向に解放位置へ押される。クラッチ解放装置５０は第３のクラッチ・リング６６（図５）に結合されているので、第３のクラッチ・リング６６も同様に矢印Ｃの方向に引っ張られる。この結果、第３のクラッチ・リング６６上のバネ１１０（図５）が第２のクラッチ・リング４４（図５）から引き離され、これにより、第１及び第２のクラッチ・リング４０及び４４（図５）が互いから切り離されて、互いに対して自由に動くことができるようになる。このとき、オペレータは、駆動プーリ９０が駆動シャフト８６（図４）に対して回転するように、Ｃ形アーム２２（図１）を手動で動かすことができる。オペレータがＣ形アーム２２（図１）を所望の位置まで手動で動かしたとき、オペレータはクラッチ把手３５を解放する。引張りバネがクラッチ解放装置５０に係合して、クラッチ解放装置５０及びクラッチ把手３５を解放位置から係合位置へ戻すように回転させる。この結果、第１及び第２のクラッチ・リング４０及び４４が再係合して、駆動プーリ９０を駆動シャフト８６に結合させる。このとき、駆動プーリ９０及びＣ形アーム２２はドライブ・トレーン３４によって駆動することができる。従って、クラッチ解放装置５０はまた、Ｃ形アーム２２の手動操作のためのブレーキと同様に動作する。

本書で開示した解放機構は代替の実施形態を含むことができる。例えば、解放機構は医学的撮像用Ｃ形アーム２２に使用する場合に限定されない。代替態様では、解放機構は、ベルト４２が湾曲したアームに係合する任意の他のベルト駆動型機械においてオペレータとドライブ・トレーンとの間で動作制御を切り換えるために使用することができる。代替態様では、ドライブ・トレーン３４及び解放機構は中間点以外の担持体１８に沿った他の地点に配置することができる。代替態様では、クラッチ解放装置５０は、デフォルト位置へ戻すためのバネ荷重をクラッチ把手３５にかけないようにして、オペレータがクラッチ把手３５を回転させて、係合位置又は非係合位置のいずれかにそのまま留めることができるように構成することができる。代替態様では、クラッチ解放装置５０は、解放位置に留まるようにクラッチ解放装置５０にバネ荷重をかけておいて、ドライブ・トレーン３４を用いて動作させるためにはクラッチ解放装置５０を係合位置へ回転させて係合位置に保持しなければならないように構成することができる。

実施形態の解放機構は従来技術に比べて幾つかの利点を提供する。第１に、解放機構をドライブ・トレーン作動型のＣ形アームに使用することにより、軌道回転を動力駆動と手動との両方で行うことのできる移動式Ｃ形アームが提供される。このように移動式Ｃ形アームの融通性を増したことにより、オペレータによって、Ｃ形アームを動力駆動する場合よりも一層素早くＣ形アームを所定位置へ配向し直すことができる。また、ドライブ・トレーンの故障や停電のような緊急事態の際に、オペレータによってＣ形アームを動かすことが可能になる。従って、オペレータにとって一石二鳥の利点が得られる。オペレータは、このような精度及び制御を必要とする場合にドライブ・トレーンを使用してＣ形アームを動かすことができ、また順応性を必要とする状況において手動でＣ形アームを動かすことができる。

更に、解放機構は余り場所をとらない。ドライブ・トレーン及び解放機構は、Ｃ形アームのいずれか一方又は両方の末端部に配置する代わりに、完全に担持体１８の背後に局限され、従って、患者、オペレータ又は部屋内のどの物体からも邪魔になることはない。本システムはまた、別個の静止したドライブ・トレーンを担持体に結合する代わりに、担持体上にドライブ・トレーンを配置することによってスペースを節約する。従って、ドライブ・トレーンはオペレータの邪魔にはならず、また担持体の動きを制限又は拘束しないように担持体と共に動く。また、本システムはドライブ・トレーンをＣ形アーム型撮像機械と組み合わせて、これによりＣ形アーム型撮像機械の融通性及びオペレータ制御を大幅に増大させる。

本発明を特定の実施形態について説明したが、当業者には、本発明の範囲から逸脱せずに様々な変更をなし得ることができ且つ等価物と置換することができることが理解されよう。更に、本発明の範囲から逸脱せずに特定の状況及び部材を本発明の教示に適合させるよう様々な修正を行うことができる。従って、本発明は開示した特定の実施形態に限定されず、また本発明は特許請求の範囲内に入る全ての実施形態を含むものとする。

本発明の一実施形態に従って形成された移動式撮像機械の等角斜視図である。ドライブ・トレーンを露出させ且つＣ形アームを取り外した状態での図１の撮像機械の側面図である。図２のドライブ・トレーンの後部からの等角斜視図である。本発明の一実施形態に従って形成されたドライブ・トレーンの上部切断した図である。本発明の一実施形態に従って形成されたクラッチ機構の破断等角斜視図である。図２のドライブ・トレーンの底面図である。図１の移動式撮像機械の後部からの等角斜視図である。

符号の説明

１０移動式撮像機械
１４移動式支持構造
１６車輪
１８担持体
２０回転ナックル
２２湾曲した位置決め用アーム（Ｃ形アーム）
２４縦軸線
２５第１の末端部
２６撮像用レシーバ
２７第２の末端部
２８トラック
３０撮像用ソース
３４ドライブ・トレーン
３５クラッチ把手
３７担持体の後側
３８プレート
３９担持体の内側
４０第１のクラッチ・リング
４１クラッチ機構
４２ベルト
４４第２のクラッチ・リング
４６固定リング
４７ピン
５０クラッチ解放装置
５２誘導輪
５３足部
５４円筒形リップ部
５５ローラ
５７上側部分
５８中央部
６１下側部分
６２棒形支持部
６６第３のクラッチ・リング
６７ナット
７０歯車箱
７４隙間
７８支持ブロック
８１支持壁
８２モータ
８５クラッチ・ストッパ
８６駆動シャフト
９０駆動プーリ
９２ブッシング
９４リップ部
９８デテント
１０２孔
１０６球形の玉
１１０円形のバネ
１１４傾斜部

Claims

湾曲したアーム（２２）を有する種類の撮像装置（１０）のための駆動システムであって、
担持体（１８）であって、前記湾曲したアーム（２２）が当該担持体（１８）に沿って動くことができるように前記湾曲したアーム（２２）に係合し且つ該アームを支持する担持体（１８）と、
前記担持体（１８）を通って延在していて、前記湾曲したアーム（２２）の周縁に固定されているベルト（４２）と、
駆動システム（３４）とを有していて、
前記駆動システム（３４）は、
モータ（８２）と、
該モータ（８２）によって回転駆動される駆動シャフト（８６）と、
クラッチ機構（４１）を介して前記駆動シャフト（８６）に結合可能である駆動プーリ（９０）であって、当該駆動プーリ（９０）の回転が前記ベルト（４２）の動き、従って前記担持体（１８）に対する前記湾曲したアーム（２２）の動きを生じさせるように、前記ベルト（４２）に係合している駆動プーリ（９０）と、
前記モータ（８２）の作動が前記駆動プーリ（９０）の動きを生じさせ、その結果として前記担持体（１８）に対する前記湾曲したアーム（２２）の動きを生じさせるように、前記駆動シャフト（８６）が前記駆動プーリ（９０）に結合される「係合位置」と、オペレータによって前記湾曲したアーム（２２）を前記担持体（１８）に対して手動で動かすことができるように、前記駆動シャフト（８６）が前記駆動プーリ（９０）から切り離されている「非係合位置」との間で移動可能である前記クラッチ機構（４１）と、
前記クラッチ機構（４１）をその係合位置と非係合位置との間で動かすためのクラッチ解放機構（５０）とを含んでおり、
前記クラッチ機構（４１）は、前記駆動プーリ（９０）に結合され、デテント（９８）を持つ第１のリング（４０）と、前記駆動シャフト（８６）に結合され、それぞれの中に玉（１０６）を入れた孔（１０２）を持つ第２のリング（４４）と、前記クラッチ解放機構（５０）に結合され、バネ（１１０）を持つ第３のリング（６６）とを含んでおり、前記バネ（１１０）は、前記クラッチ解放機構（５０）が前記係合位置にあるとき、前記第１のリング（４０）と第２のリング（４４）とを結合するために前記玉（１０６）が前記デテント（９８）及び前記孔（１０２）の中に入り込むように前記第２のリング（４４）に係合する、ことを特徴とする、撮像装置（１０）のための駆動システム。
前記クラッチ解放装置（５０）は、前記第２のリング（４４）を前記第１のリング（４０）から切り離して前記駆動プーリ（９０）と前記駆動シャフト（８６）との結合を切るために前記第３のリング（６６）が前記第２のリング（４４）から引き離されるように、前記非係合位置に位置決めされる、請求項１記載の駆動システム。
前記クラッチ機構（４１）を切り離して前記駆動プーリ（９０）と前記駆動シャフト（８６）との結合を切る走査に応答して、前記クラッチ解放装置（５０）は、前記第３のリング（６６）を前記第２のリング（４４）から離れる向きに移動させ、前記バネ（１１０）を前記第２のリング（４４）から引き離し、前記玉（１０６）を前記デテント（９８）から解放する、請求項１記載の駆動システム。
前記クラッチ解放機構（５０）はクラッチ把手（３５）に結合されており、前記クラッチ把手（３５）は、前記クラッチ解放機構（５０）を前記係合位置と前記非係合位置との間で動かすことができるように回転可能である、請求項３記載の駆動システム。
前記クラッチ解放機構（５０）は傾斜部（１１４）とクラッチ把手（３５）とを含んでおり、前記クラッチ解放機構（５０）は支持ブロック（７８）の周りに配置されており、前記クラッチ把手（３５）は、前記クラッチ解放機構（５０）を前記係合位置から動かして前記傾斜部（１１４）を前記支持ブロック（７８）に係合させることにより前記クラッチ解放機構（５０）を前記非係合位置へ前記駆動プーリ（９０）から離れる向きに動かして、前記クラッチ機構（４１）を切り離して前記駆動プーリ（９０）と前記駆動シャフト（８６）との結合を切るように回転可能である、請求項４記載の駆動システム。
前記クラッチ機構（４１）は、固定リング（４６）によって前記クラッチ解放機構（５０）に結合されている前記第３のリング（６６）とを含んでおり、前記第３のリング（６６）は、前記クラッチ解放機構（５０）が前記係合位置にあるとき前記第２のリング（４４）が前記第１のリング（４０）に結合されるように前記第２のリング（４４）に係合するバネ（１１０）を有し、前記バネ（１１０）は、前記クラッチ解放機構（５０）が前記非係合位置へ動かされるとき前記第２のリング（４４）から離れるように動く、請求項１記載の駆動システム。
更に、前記クラッチ解放機構（５０）を前記係合位置に維持するように前記クラッチ解放機構（５０）に係合し、且つ前記クラッチ解放機構（５０）が前記非係合位置から解放されたとき前記係合位置へ自動的に戻る引張りバネを含んでいる、請求項１記載の駆動システム。
更に、前記クラッチ解放機構（５０）の動きを前記係合位置と前記非係合位置との間に制限するために前記クラッチ解放機構（５０）に係合するように構成されているクラッチ・ストッパ（８５）を含んでいる、請求項１記載の駆動システム。
前記駆動シャフト（８６）はモータ（８２）に結合されており、前記モータ（８２）は、前記クラッチ解放機構（５０）が前記係合位置にあるとき前記駆動シャフト（８６）及び前記駆動プーリ（９０）を駆動し、前記駆動プーリ（９０）は、前記クラッチ解放機構（５０）が前記非係合位置にあるとき前記モータ（８２）及び駆動シャフト（８６）とは独立に駆動される、請求項１記載の駆動システム。