JP4836617B2 - Ｘ線装置 - Google Patents

Description

本発明は、回転軸線の周りを回転可能な共通のホルダに、互いに対向し回転軸線の方向に向けられてＸ線源およびＸ線検出器が取付けられているＸ線装置に関する。さらに本発明は６個の回転軸線を有するロボットの応用に関する。

そのようなＸ線装置は例えば特許文献１により知られている。公知のＸ線装置は移動可能な台車に載せられている。このＸ線装置は台車に移動可能に取付けられたＣアームを備えており、そのＣアームに、互いに対向するようにＸ線源およびＸ線検出器が取付けられている。このようなＸ線装置を例えば手術室で使用する場合、患者を横臥させている検査テーブルに対して台車が移動させられる。Ｘ線撮影を行った後、患者への接近性を改善するために、台車は再び移動させられる。公知のＸ線装置の近接移動および離反移動は面倒で大きな労力を必要とする。

この欠点を克服し、患者へのできるだけ自由な接近を保証するために、Ｘ線管を検査室の天井に固定されている第１ロボットアームに取付けることは知られている（例えば、特許文献２参照）。検査寝台の下方で検査室の床に固定されている第２ロボットアームにＸ線検出器が取付けられる。Ｘ線源とＸ線検出器との相対位置を調整するために、ロボットアームの調整された運動の特別な制御が行われる。しかし実際は、ロボットアームの運動の精度は常に十分ではない。そのことは、それによって得られるＸ線画像の品質にとって好ましくない。このことは別にしても、患者寝台の下方に取付けられた第２ロボットアームも患者への接近性を妨害する。
独国特許出願公開第１９９５７３３０号明細書 欧州特許第０２２０５０１号明細書

本発明の課題は従来技術による欠点を除去し、特にできるだけ単純で安価に作ることができ、しかも患者への改善された接近性を保証するＸ線装置を提供することである。本発明の他の課題は、Ｘ線源およびＸ線検出器の動きにおける自由度を向上させ、それにより付加的な診断可能性を創出することである。

Ｘ線装置に関する課題は、ホルダが６個の回転軸線を有するロボットのハンドに取付けられているＸ線装置において、ハンドは、第６回転軸線の周りを回転可能でありかつ第６回転軸線に対して直角に延びる第５回転軸線の周りを回転可能である取付要素を備え、ホルダが取付要素に取外し可能に連結されていることことによって解決される（請求項１）。
Ｘ線装置に関する実施態様は次の通りである。
・ホルダは第６回転軸線の方向には移動することができないように取付けられている（請求項２）。
・ロボットは、固定配置された基礎架台に、垂直に延びる第１回転軸線の周りを回転可能に取付けられた回転台を備えている（請求項３）。
・回転台に、水平に延びる第２回転軸線の周りを揺動可能な揺動軸が取付けられている（請求項４）。
・揺動軸に、水平に延びる第３回転軸線の周りを回転可能なアームが取付けられている（請求項５）。
・アームに、第３回転軸線に対して直角に延びかつ第５回転軸線に対して直角に延びる第４回転軸線の周りを回転可能にハンドが取付けられている（請求項６）。
・各回転軸線の周りの回転運動を実施するために、それぞれ、プログラム制御によって制御可能な電動機が設けられている（請求項７）。
・ホルダはロボットによってホルダの第６回転軸線の周りを２８０°より大きい角度だけ回転可能である（請求項８）。
・ホルダに螺旋運動を起こさせるためのプログラムが備えられている（請求項９）。
・患者を受入れるために少なくとも部分的に支持部材の無いテーブルが設けられている（請求項１０）。
・患者のところで測定された信号に応じてホルダの回転運動を制御する装置が設けられている（請求項１１）。
・ホルダが、Ｘ線源とＸ線検出器との間の間隔を調節する装置を備えている（請求項１２）。
・間隔を調節する装置が、少なくとも１台の電動駆動装置を含んでいる（請求項１３）。
他の課題は、６個の回転軸線を有するロボットのハンドの取付要素が１つの回転軸線の周りを回転可能であり、ロボットのハンドの取付要素にホルダが取付けられ、ホルダに、互いに対向し前記１つの回転軸線に向けられてＸ線源およびＸ線検出器が取付けられ、ホルダが取外されたとき、ロボットが患者寝台を受入れて移動させるために用いられるＸ線装置の構成要素としてのロボットによって解決される（請求項１４）。

本発明によれば、ホルダは６個の回転軸線を有するロボットのハンドに取付けられている。それによって、ホルダを各所望位置に移動させ、さらに予め設定可能な任意の運動軌道上を運動させることが可能である。ホルダは検査寝台から容易に完全に移動させて遠ざけることができ、この結果患者への接近性が相当に改善される。Ｘ線源とそれに対向して配置されたＸ線検出器とが共通のホルダに取付けられることによって、Ｘ線源およびＸ線検出器を互いに常に正確に位置合わせすることが保証される。本発明のＸ線装置によれば、高品質のＸ線画像を作ることができる。ロボットアームの万能的な可動性のために、ホルダを患者に対して相対的に、例えば従来のＣアームＸ線装置による検査の接近することのできない平面内で運動させることができる。本発明によるＸ線装置は改善された診察可能性の点で優れている。

ロボットとして６個の回転軸線を有する従来のロボットを用いることができる。この種のロボットは特に自動車産業で用いられ、そこで広く普及している。例えばインターネットアドレスwww.kuka.comのもとにクカ（ＫＵＫＡ）社からこの種のロボットが提供されている。

好ましい実施態様によれば、ホルダはこのホルダを回転させる回転軸線の方向には移動することができないように取付けられる。これは従来のＣアームＸ線装置に比較してその製造を簡単にする。これは従来のＣアームに形成されたホルダと同様に６個の回転軸線を有する従来のロボットのハンドに取付けることしか必要としない。

ロボットは、固定配置された基礎架台に第１回転軸線の周りを回転可能に取付けられた回転台を備えることができる。回転台に、第２回転軸線の周りを揺動可能な揺動軸を取付けることができる。揺動軸に、第３回転軸線の周りを回転可能なアームを取付けることができる。さらに揺動軸には第４回転軸線の周りを回転可能にハンドを取付けることができる。ハンドは、回転軸線の周りを回転可能でありかつ第５回転軸線の周りを回転可能である取付要素を備えることができる。上述の構成を備えたロボットはホルダの万能的な動きを可能にする。ホルダは、検査寝台上に横臥した患者への完全な接近性が保証されるように必要に応じて検査寝台から取外すことができる。

他の実施態様によれば、各回転軸線の周りの回転運動を実施するために、それぞれ、プログラム制御によって制御可能な電動機が設けられる。これは、予め定められた運動経過の記憶を可能にする。本提案のロボットによれば、ホルダの運動を、迅速かつ正確にしかも再現性をもって実施することができる。

特に好ましい実施態様によれば、ホルダはロボットによってホルダの回転軸線の周りを２８０°より大きい角度、好ましくは３００°より大きい角度、特に好ましくは３６０°より大きい角度だけ回転可能である。ＣアームＸ線装置の従来構造からの完全な脱却によって、ホルダはロボットのハンドに完全に回転可能に取付けられる。ロボットはもはや、従来技術とは異なり、Ｃアームの周縁に沿って移動されるのではない。これは構造を相当に簡単にする。本発明によるＸ線装置の製造費用は従来のＣアームＸ線装置に比較して明らかに少ない。しかし同時にホルダの運動の自由度が向上し、したがってＸ線装置の診断多様性を拡大することができる。

他の好ましい実施態様によれば、ホルダに螺旋運動を起こさせるためのプログラムが備えられる。それにより、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置の場合と同様に、患者を螺旋状に走査し、その際に得られた結果に基づいて走査範囲の三次元画像を作成することが可能になる。

他の実施態様によれば、Ｘ線装置は患者を受入れるために少なくとも部分的に支持部材の無いテーブルを含む。このテーブルは、従来技術とは異なり、相対的に単純で、例えば剛体で構成される。本提案によれば、６個の回転軸線を有するロボットを使用することにより、ホルダをテーブルの支持部材の無い部分の全位置で迅速かつ簡単に移動させ、そこで予め定められた測定軌道に従って運動させることができる。

他の実施態様によれば、患者のところで測定された信号に応じてホルダの回転運動を制御する装置が設けられる。信号は例えば心拍動に対応する信号でありうる。それによって心臓の動きを再現することができる。ここで提案するロボットによって引起こされる動きは対応する撮影を実施するのに十分迅速である。

他の実施態様によれば、ホルダはＸ線源とＸ線検出器との間の間隔を調整する装置を備える。それにより、Ｘ線源およびＸ線検出器を検査すべき身体の近くに持っていくことが可能になる。このことは特に正確なＸ線画像の撮影を可能にする。

間隔を調整する装置は少なくとも１台の電動駆動装置を含むことができる。それによって、間隔を手動で、又は予め定められたプログラムによって予め定められた値に調整することが可能になる。

他の特に好ましい実施態様によれば、ホルダはロボットのハンドの取付要素に取外し自在に連結される。このことは必要に応じてホルダの連結およびその取外しを可能にする。ホルダが取外された状態では、取付要素によって例えば患者寝台をつかんで移動させることができる。続いてホルダを再び連結し、患者寝台上に横臥している患者をＸ線装置によって検査することができる。

他の実施態様によれば、本提案による２台のＸ線装置が互いに組合わされ、２台のＸ線装置の両ホルダが１つの同一回転軸線上で回転するように連結される。その場合、両Ｘ線源ならびに両Ｘ線検出器はほぼ９０°のずれをもって配置される。このことは特に複雑な診断検査を可能にする。

次に図面を参照して本発明の一実施例を詳細に説明する。

図１は従来技術による６個の回転軸線を有する公知のロボットを示す。例えば床に固定して据付けられた基礎架台１に第１回転軸線Ａ１の周りを回転可能に回転台２が設けられている。回転台２には第２回転軸線Ａ２の周りを揺動可能に揺動軸３が取付けられている。揺動軸３には第３回転軸線Ａ３の周りを回転可能にアーム４が取付けられている。アーム４の端部には第４回転軸線Ａ４の周りを回転可能にハンド５が取付けられている。ハンド５は取付要素６を備えている。この取付要素６は回転軸線Ａ６の周りを回転可能であり、回転軸線Ａ６に対して直角に延びる第５回転軸線Ａ５の周りを揺動可能である。

図２は本発明による構成を斜視図で概略的に示す。ハンド５の取付要素６に、符号７を付されたホルダが連結されている。そのためここには詳細に示されていない連結器が設けられており、その連結器を介してホルダ７を取付要素６に連結したり、そこから取外したりすることができる。

ホルダ７は、互いに対向して位置する２つの脚部８ａ，８ｂを有するＵ字形に構成することができる。第１脚部８ａにはＸ線検出器９が取付けられ、第２脚部８ｂには、Ｘ線検出器９に対応する位置にＸ線源１０が取付けられている。第１脚部８ａおよび第２脚部８ｂはホルダ７の中央部材１１に関して直線的に動くことができるように取付けられており、それゆえＸ線検出器９とＸ線源１０との間の間隔Ａは調節可能である。

次に上記Ｘ線装置の運動態様について説明する。

基礎架台１は例えば検査室の床や天井に固定的に据付けられている。ホルダ７は、このロボットによって検査寝台上に横臥している患者に関して移動され、予め定められた出発位置にもたらされる。次に両脚部８ａ，８ｂの調節によって間隔Ａが予め定められた値に調節される。そのために両脚部８ａ，８ｂは例えば電動駆動装置によって直線移動される。

その後、Ｘ線撮影を行うことができる。このために、ホルダ７は予め定められた軸線の周りに回転させることも可能である。なお、予め定められた軸線は例えば回転軸線Ａ６でありうる。さらにホルダ７を回転軸線Ａ６の周りに回転させ、同時に回転軸線Ａ６に関して軸線方向に移動させることが可能である。それによって身体内部の構造の三次元画像の再構成を可能にする螺旋運動が行われる。なお、ホルダ７は回転軸線Ａ６の方向には移動することができないように取付けられていてもよい。

最後に、回転軸線Ａ６の周りでのホルダ７の回転運動を、患者のところで測定された身体機能によって発生される信号によって制御することも可能である。従って、ホルダ７の運動は例えば検査すべき患者の心拍動に応じて制御することができる。それにより、心臓の動きを特に三次元形式でも観察することができる。

ロボットの制御つまりホルダ７の制御はプログラム制御によって行うことができる。それに関する限り従来型のプログラム制御を用いることができる。

ホルダ７を取付要素６に連結したり、そこから取外したりすることができるように構成すれば、ロボットは他の目的のためにも利用することができる。例えば、取付要素６を患者寝台に連結したり、患者寝台をロボットによって、場合によっては患者寝台上に患者を横臥させたまま一緒に移動させたりすることも可能である。そうすることによって医療従事者の労力や時間の浪費を回避することができる。

従来技術による６個の回転軸線を有するロボットの斜視図 本発明によるＸ線装置の斜視図

符号の説明

１ 基礎架台
２ 回転台
３ 揺動軸
４ アーム
５ ハンド
６ 取付要素
７ ホルダ
８ａ 第１脚部
８ｂ 第２脚部
９ Ｘ線検出器
１０ Ｘ線源
１１ 中央部材

Claims (14)

1. 第６回転軸線（Ａ６）の周りを回転可能な共通のホルダ（７）に、互いに対向し第６回転軸線（Ａ６）の方向に向けられてＸ線源（１０）およびＸ線検出器（９）が取付けられ、ホルダ（７）が６個の回転軸線（Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５，Ａ６）を有するロボットのハンド（５）に取付けられているＸ線装置において、ハンド（５）は、第６回転軸線（Ａ６）の周りを回転可能でありかつ第６回転軸線（Ａ６）に対して直角に延びる第５回転軸線（Ａ５）の周りを回転可能である取付要素（６）を備え、ホルダ（７）が取付要素（６）に取外し可能に連結されていることを特徴とするＸ線装置。
2. ホルダ（７）は第６回転軸線（Ａ６）の方向には移動することができないように取付けられていることを特徴とする請求項１記載のＸ線装置。
3. ロボットは、固定配置された基礎架台（１）に、垂直に延びる第１回転軸線（Ａ１）の周りを回転可能に取付けられた回転台（２）を備えていることを特徴とする請求項１又は２記載のＸ線装置。
4. 回転台（２）に、水平に延びる第２回転軸線（Ａ２）の周りを揺動可能な揺動軸（３）が取付けられていることを特徴とする請求項３記載のＸ線装置。
5. 揺動軸（３）に、水平に延びる第３回転軸線（Ａ３）の周りを回転可能なアーム（４）が取付けられていることを特徴とする請求項４記載のＸ線装置。
6. アーム（４）に、第３回転軸線（Ａ３）に対して直角に延びかつ第５回転軸線（Ａ５）に対して直角に延びる第４回転軸線（Ａ４）の周りを回転可能にハンド（５）が取付けられていることを特徴とする請求項５記載のＸ線装置。
7. 各回転軸線（Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５，Ａ６）の周りの回転運動を実施するために、それぞれ、プログラム制御によって制御可能な電動機が設けられていることを特徴とする請求項１乃至６の１つに記載のＸ線装置。
8. ホルダ（７）はロボットによってホルダ（７）の第６回転軸線（Ａ６）の周りを２８０°より大きい角度だけ回転可能であることを特徴とする請求項１乃至７の１つに記載のＸ線装置。
9. ホルダ（７）に螺旋運動を起こさせるためのプログラムが備えられていることを特徴とする請求項１乃至８の１つに記載のＸ線装置。
10. 患者を受入れるために少なくとも部分的に支持部材の無いテーブルが設けられていることを特徴とする請求項１乃至９の１つに記載のＸ線装置。
11. 患者のところで測定された信号に応じてホルダ（７）の回転運動を制御する装置が設けられていることを特徴とする請求項１乃至１０の１つに記載のＸ線装置。
12. ホルダ（７）が、Ｘ線源（１０）とＸ線検出器（９）との間の間隔（Ａ）を調節する装置（８ａ，８ｂ，１１）を備えていることを特徴とする請求項１乃至１１の１つに記載のＸ線装置。
13. 間隔（Ａ）を調節する装置（８ａ，８ｂ，１１）が、少なくとも１台の電動駆動装置を含んでいることを特徴とする請求項１２記載のＸ線装置。
14. ６個の回転軸線を有するロボットのハンド（５）の取付要素（６）が１つの回転軸線（Ａ６）の周りを回転可能であり、ロボットのハンド（５）の取付要素（６）にホルダ（７）が取付けられ、ホルダ（７）に、互いに対向し回転軸線（Ａ６）に向けられてＸ線源（１０）およびＸ線検出器（９）が取付けられ、ホルダ（７）が取外されたとき、ロボットが患者寝台を受入れて移動させるために用いられることを特徴とするＸ線装置の構成要素としてのロボット。

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