JP4931371B2 - 伸張式支柱のシステム、方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は一般的に云えば機器用伸張式支柱に関し、より具体的にはＸ線管及びコリメータ用の伸張式支柱に関するものである。

従来の医学的診断用Ｘ線撮影法では、Ｘ線源及びコリメータが伸張式支柱によって天井から懸架される。伸張式支柱はしばしばオーバーヘッドＸ線管懸架システムと呼ばれている。Ｘ線源は患者の背後からＸ線ビームを患者の胸部を通って記録媒体（例えば、フィルム又はディジタル記録手段）へＸ線ビームを送り出す。コリメータは、吸収材料で製作されて、Ｘ線源からの放射線ビームの寸法及び方向を規定し且つ制限する隔壁又は隔壁システムである。

伸張式支柱は、Ｘ線検査室内に所望の位置及び向きにＸ線源を大体位置決めできるような運動の自由度を与えるためにキャリッジに取り付けられる。従来の伸張式支柱では、伸張式支柱は一連の同心の、円形又は多角形（例えば、八角形）のいずれかの筒体と、出来る限り遊動の少ない滑らかな運動を与えるように少なくとも２つの平面にある溝路内又は軌道上に配置された玉軸受組立体とで構成されている。一実施形態では、玉軸受組立体は同心の筒体の対向する側面上に設けられている。伸張式支柱における遊動の大きさは、公差を厳密に制御することによって、また軸受についての隙間を出来るだけ多く低減するように調節手段を設けることによって、最小にされている。従来の伸張式支柱はほぼ対称であり、案内及び同期化手段が支柱の２つ、３つ又は４つの側面にほぼ均等に分布されている。

従来の伸張式支柱に関する一つの問題は、用いられる様々な支柱部材の間で必要とされる平行性及び真直さを維持するのに充分な精度でそれらの入れ子式部材を製造するのが非常に困難であるので、運動の精度がよくないことである。

別の問題は、軸受の調節が困難なことであり、これにより駆動力及びスチフネスに一貫性が無くなり、また組立体に無駄な運動が生じる恐れがある。

更に別の問題は、支柱部材同士の同期した運動が、一部材から次の部材の中まで延在する長い棒である「Ｊバー」及び同等物を使用することにより達成されることである。これらのＪバーはしばしば部材に擦りつけられて、動かす際に摩擦を増大させ、それにより伸張式支柱の摩耗が増大すると共に、伸張式支柱に取り付けられているＸ線源及びコリメータを位置決めするのにＸ線機器のオペレータによる手動の力を一層大きくすることが必要になる。

また更に別の問題は、軸受が密な間隔で配置されていても充分に剛性でないので、所与の支柱長で許容できる移動長が制限されることである。結果として、臨床的使用が幾分制約を受け、所望の解剖学的カバー範囲を達成するために延長体が時々用いられている。

別の問題は、従来の伸張式支柱の大きさである。Ｘ線検査テーブルに近い区域には、Ｘ線機器のオペレータが近づく地域がある。伸張式支柱の大きさを減少させると、オペレータ用の空間が多くなると思われる。

上述の理由により、また本明細書を読んで理解するときに当業者にとって明白になる以下に述べる理由により、運動の精度を改善した医学的診断用の伸張式支柱が当該技術において必要である。また、駆動力及びスチフネスの一貫性の無さを低減すると共に、組立体における無駄な運動を低減することも必要である。その上、支柱部材に対するＪバーの擦れを低減することも必要である。更に、所望の解剖学的カバー範囲を達成するために延長体を必要とせずに、臨床的使用を改善するために、剛性を増大させることも必要である。また、伸張式支柱の大きさを減少させることも必要である。

上記の欠点、不利な点及び問題を本書で対処するが、それらは以下の説明を読み且つ検討することによって理解されよう。

一面においては、支柱についての伸張運動を行わせるための改良手段として、リニア軸受組立体を介して互いに取り付けられた複数の積み重ねた摺動部材を含む伸張式支柱を提供する。リニア軸受組立体により伸張式支柱は内向き及び外向きに入れ子式に伸縮することができる。伸張式支柱の幾つかの実施形態では、各摺動部材との間に同期化機構を設けて、各摺動部材を互いに対して等距離ずつ伸張させる。

一面においては、非対称装置を提供する。この非対称装置は、本装置用の支持構造に取り付け可能な外側部材と、該外側部材に結合された第１のリニア軸受組立体と、該第１のリニア軸受組立体に動作可能なように結合された第１の可動のリニア摺動台と、該第１の可動のリニア摺動台に動作可能なように結合された第２のリニア軸受組立体と、該第２のリニア軸受組立体に動作可能なように結合された第２の可動のリニア摺動台と含んでいる。

別の一面においては、装置を提供する。本装置は、本装置用の支持構造に取り付け可能である外側部材と、複数のリニア摺動台とを含んでおり、該複数のリニア摺動台のうちの第１のリニア摺動台が外側部材上に取り付けられており、該複数のリニア摺動台はリニア軸受によって互いに対して直線運動関係で動くように拘束されており、本装置は更に、複数のリニア摺動台のうちの最後のリニア摺動台上に取り付けられた少なくとも１つの医学的診断用装置を含んでいる。

また別の一面においては、システムを提供する。本システムは、本システム用の支持構造に取り付け可能である外側部材と、複数の凹形のリニア摺動台とを含んでおり、該複数のリニア摺動台のうちの第１のリニア摺動台が外側部材上に取り付けられており、各々の凹形のリニア摺動台は、各々の凹形のリニア摺動台がその直ぐ前の凹形のリニア摺動台に嵌め込まれる程度まで、その直ぐ前の凹形のリニア摺動台よりも順次に小さくなっており、また、複数のリニア摺動台はリニア軸受によって互いに対して直線運動関係で動くように拘束されている。

本書には様々な範囲の装置、システム及び方法を記載している。この項で記載した様々な面及び利点に加えて、別の面及び利点が図面を参照して以下の説明を読むことによって明らかになろう。

以下の詳細な説明において、その一部を形成する添付の図面を参照し、図面には実施することのできる特定の実施形態を例として示している。これらの実施形態は、当業者が該実施形態を実現できるように充分詳しく説明しており、また、他の実施形態を利用できること、並びに実施形態の範囲から逸脱することなく論理的、機械的、電気的な変更及び他の変更をなし得ること理解されたい。従って、以下の詳しい説明は制限する意味として受け取るべきではない。

以下の詳しい説明は３つの項に分けられている。第１の項では、システム・レベルでの概要を説明する。第２の項では、実施形態の装置を説明する。第３の項では、詳しい説明の結論を提供する。

［システム・レベルでの概要］
図１は、所望の位置及び向きに撮像装置を大体位置決めするための運動の自由度を与えるためにリニア軸受を含んでいる非対称伸張式支柱のシステム・レベルの概要を表すブロック図である。システム１００は、運動の精度を改善し、伸張式支柱における無駄な運動を低減し、剛性を増大させ、更に伸張式支柱の大きさを減少させると云う伸張式支柱についての当該技術における要求を解決する。

システム１００は外側部材１０２を含む。外側部材１０２はリニア軸受１０６を介して第１のリニア摺動台１０４に動作可能なように結合されている。実施形態によっては、この第１のリニア摺動台は複数のリニア摺動台の内の１つである。１つ又は複数のリニア摺動台はリニア軸受１０６によって互いに対して直線運動関係で動くように拘束される。

実施形態によっては、１つ又は複数の医学的診断用装置１０８が複数のリニア摺動台のうちの最後のリニア摺動台上に取り付けられる。この「最後の」リニア摺動台は、外側部材１０２から最も遠く離れた位置に取り付けられるリニア摺動台である。例えば、システム１００では、最後のリニア摺動台はリニア摺動台１０４である。

実施形態によっては、外側部材１０２は、天井のような、本装置の支持構造（図示せず）に取付け可能である。このような実施形態では、システム１００は撮像すべき物体の上方の天井から懸架される。支持構造は、回転取付け具と、該回転取付け具に取り付けられるキャリッジとを含む。キャリッジはオーバーヘッド天井レールの２つの段に取り付けられ又は取付け可能である。システム１００は医用装置１０８を物体の方向に移動させて、物体の撮像のために位置決めすることを可能にする。

具体的に述べると、リニア軸受１０６は動きについて一層精密な拘束を与え、従って、リニア軸受では遊びや粗雑な動きが他の形態の可動の取付け物よりも少ない。拘束の精度を改善したことによりシステム１００における剛性が改善され、これによりシステム１００における運動の精度が改善される。この拘束の改善により、駆動力及びスチフネスの一貫性の無さが低減されると共に、システム内での無駄な運動が低減される。更に、剛性及びリニア軸受の運動精度の改善により、所望の解剖学的カバー範囲を達成するために延長体を必要とせずに、臨床的使用が改善される。その上、リニア軸受がシステム１００の製造の際に何ら調節を必要としないので、組み立ての一貫性も改善される。

詳しい説明のこの項では、一実施形態の動作についてのシステム・レベルの概要を説明した。撮像装置の位置を移動させるための、リニア軸受によって連結された部材を具現化するシステムを説明した。システム１００は非対称なものであるとして記述した。というのは、全ての直線運動手段が、全ての部材を通り抜け且つこれらの部材によって囲まれている線である中心線に対して、一方の側又は一平面上にあるからである。例えば、リニア摺動台１０４は外側部材１０２から伸張する。

システム１００は如何なる特別な外側部材１０２、リニア摺動台１０４、リニア軸受１０６及び医学的診断用装置１０８にも制限されないが、明瞭にするために、外側部材１０２、リニア摺動台１０４、リニア軸受１０６及び医学的診断用装置１０８は簡略化して記述した。

図２は、所望の位置及び向きに撮像装置を大体位置決めするための運動の自由度を与えるために同期化機構を含んでいる非対称伸張式支柱のシステム・レベルの概要を表すブロック図である。システム２００は、支柱部材に対するＪバーの擦れを低減すると云う当該技術における要求を解決する。

システム２００は外側部材１０２を含む。外側部材１０２は同期化機構２０２を介して第１のリニア摺動台１０４に動作可能なように結合されている。更に、第２のリニア摺動台２０６が第２の同期化機構２０４を介して第１のリニア摺動台１０４に動作可能なように結合されている。その上、第１の同期化機構２０２は、リニア摺動台１０４及び２０６の各々が互いに対して等距離ずつ摺動するように、第２の同期化機構２０４に動作可能なように結合されている。より詳しく述べると、第１のリニア摺動台１０４が外側部材１０２に対して一方向に或る距離だけ動くとき、第２のリニア摺動台２０６は第１のリニア摺動台１０４に対して同じ方向に同じ距離だけ動く。例えば、第１のリニア摺動台１０４が外側部材１０２に対して前方に１ｃｍ動くとき、第２のリニア摺動台２０６は第１のリニア摺動台１０４に対して前方に１ｃｍ動き、従って、第２のリニア摺動台２０６は外側部材１０２に対して前方に２ｃｍ動くことになる。

同期化機構２０２及び２０４は、システム２００においてＪバーの使用が排除されるので、支柱部材に対するＪバーの擦れを無くす。詳しい説明のこの項では、一実施形態の動作についてのシステム・レベルの概要を説明した。撮像装置の位置を移動させるための、同期化機構によって連結された部材を具現化するシステムを説明した。

システム２００は如何なる特別な外側部材１０２、リニア摺動台１０４及び２０６、同期化機構２０２及び２０４、並びに医学的診断用装置１０８に制限されないが、明瞭にするために、外側部材１０２、リニア摺動台１０４及び２０６、同期化機構２０２及び２０４、並びに医学的診断用装置１０８は簡略化して記述した。

図３は、所望の位置及び向きに撮像装置を大体位置決めするための運動の自由度を与えるために同期化機構及びリニア軸受を含んでいる３段構成の伸張式支柱のシステム・レベルの概要を表すブロック図である。システム３００はシステム１００及び２００の構成部品を組み合わせて、システム１００又はシステム２００が解決する問題を解決する。

システム３００は、リニア摺動台２０６及びリニア摺動台１０４に動作可能なように結合するリニア軸受３０２を含む。システム３００では、Ｊバーがシステム３００に組み入れられていないので、支柱部材に対するＪバーの擦れが無い。リニア軸受１０６及び３０２は、リニア軸受における遊びや粗雑な動きが他の形態の可動の取付け物よりも少ないので、動きについて一層精密な拘束を与え、この結果、システム３００における剛性が改善され、これによりシステム３００における運動の精度が改善される。この一層精密な拘束により、駆動力及びスチフネスの一貫性の無さが低減されると共に、５段構成の伸張式支柱における無駄な運動が低減される。更に、リニア軸受がシステム３００の製造の際に何ら調節を必要としないので、組み立ての一貫性も改善される。

［実施形態の装置］
詳しい説明の前の項では、一実施形態の動作についてのシステム・レベルの概要を説明した。この項では、このような実施形態の特定の装置について一連の図を参照して説明する。

図４は、一実施形態による装置４００の端部横断面図である。

装置４００では、図１の外側部材１０２が装置４００の第１の開放形の部材４０２として具現化されている。第１の開放形の部材４０２は３つの側部４０４、４０６及び４０８を有する。側部４０６は、それが側部４０４及び４０８の間に位置しているので、第１の開放形の部材４０２の中間側部である。側部４０４、４０６及び４０８は内面４１０、４１２、４１４及び外面４１６，４１８，４２０をそれぞれ有する。第１の開放形の部材はまた、開放している側部４２２を有する。この開放した側部４２２は閉止物が無く、従って、第１の開放形の部材４０２を凹形、すなわち、Ｕ字形の形状にする。開放した側部４２２は側部４０６に対向している。第１の開放形の部材４０２はまた２つの端部（この横断面図４００には示されていない）を有し、各端部は内面及び外面を有する。第１の開放形の部材４０２及び装置４００はまた縦軸線（これはまた図４に示されていない）を持つ。装置４００では、第１のリニア摺動台１０４が第２の開放形の部材４２４として具現化されている。第２の開放形の部材４２４は、それが凹形であるので、第１の開放形の部材４０２と類似しているが、１つの顕著な相違がある。すなわち、第２の開放形の部材４２４は、第２の開放形の部材４２４が第１の開放形の部材４０２に嵌め込まれる程度まで、第１の開放形の部材４０２よりも小さい。より詳しく述べると、第２の開放形の部材４２４の外側寸法が第１の開放形の部材４０２の内側寸法よりも小さくなっている。第２の開放形の部材４２４は図１のリニア摺動台１０４の具体例である。

第２の開放形の部材４２４は３つの側部４２６、４２８及び４３０を有する。側部４２８は、それが側部４２６及び４３０の間に位置しているので、第２の開放形の部材４２４の中間側部である。側部４２６、４２８及び４３０は、内面４３２、４３４、４３６及び外面４３８，４４０，４４２をそれぞれ有する。第２の開放形の部材はまた、開放している側部４４４を含んでいる。開放した側部４４４は閉止物が無く、従って、第２の開放形の部材４２４を凹形、すなわち、Ｕ字形の形状にしている。開放した側部４４４は側部４２６に対向している。第２の開放形の部材４２４はまた２つの端部（この横断面図４００には示されていない）を有し、各端部は内面及び外面を有する。第２の開放形の部材４２４及び装置４００はまた縦軸線（これはまた図４に示されていない）を持つ。第２の開放形の部材４２４の縦軸線は第１の開放形の部材４０２の縦軸線と平行に整列している。

装置４００はまた第１のリニア軸受組立体４４６を含む。第１のリニア軸受組立体４４６は第１の側部４４８及び第２の側部４５０を有する。両方の側部４４８及び４５０は少なくとも１つの第１のリニア軸受組立体４４６の運動方向に平行である。第１のリニア軸受組立体４４６の第１の側部４４８は第１の開放形の部材４０２にその側部４０６の内面４１２上で取り付けられる。側部４０６は第１の開放形の部材４０２の開放した側部４２２に対向している。第１のリニア軸受組立体４４６の第２の側部４５０は第２の開放形の部材４２４の側部４２８の外面４４０上で第２の開放形の部材４２４に取り付けられる。側部４２８は第２の開放形の部材４２４の開放した側部４４４に対向している。

装置４００におけるように、各部材の間に１つのリニア軸受組立体を組み入れることは、２つのリニア軸受組立体を含む他の実施形態の装置４００よりも製造するのが一層容易である装置を提供する。１つのリニア軸受組立体４４６を持つ装置４００を製造することは、１つのリニア軸受組立体４４６が調節を必要としていないので製造するのが一層容易である。２つ以上のリニア軸受組立体４４６を持つ装置４００を製造する場合は、部材に充分な動きの自由度を持たせながら平坦さ、平行性及び真直さを与えるためにリニア軸受組立体の調節を６００ｍｍのレール長にわたって約２０マイクロメータ以内にする必要がある。２つ以上のリニア軸受組立体４４６を持つ装置４００はまた、より大きいねじれ剛性を持つ。１つのリニア軸受組立体４４６を持つ装置４００は、２つのリニア軸受組立体よりも僅かに低いねじれ剛性を持ち、従って、１つのリニア軸受組立体４４６を持つ装置４００は、横方向において安定性を増す一層高いモーメントを与えるために、２つのリニア軸受組立体の幅よりも幾分幅広いリニア軸受組立体４４６を必要とする。リニア摺動台の支持構造は、単一の軸受組立体からのより大きなねじれモメントを支えるために充分に大きくて重くなければならない。従って、２つ以上のリニア軸受組立体を持つ装置４００はまた重量が相対的に軽い。

図５は一実施形態による同期化機構を含む装置５００の端部横断面図である。装置５００の歯車、ラック、チェーン及びスプロケット同期化機構は各部材の動きを調整して、各部材が比例した態様で伸張するようにする。

装置５００はまた第１の運搬機構５０２を含んでいる。第１の運搬機構５０２は第１の側部５０４及び第２の側部５０６を有する。第１の運搬機構５０２の第１の側部５０４は、第１の開放形の部材４０２の開放した側部４２２に対向している側部４０６の内面４１２上で第１の開放形の部材４０２に取り付けられる。第１の運搬機構５０２の第２の側部５０６は、第２の開放形の部材４２４の開放した側部４４４に対向している第２の開放形の部材４２４の側部４２８の外面４４０上で第２の開放形の部材４２４に取り付けられる。

第３の開放形の部材５０８は３つの側部５１０、５１２及び５１４を有する。側部５１２は、それが側部５１０及び５１４の間に位置しているので、第２の開放形の部材５０８の中間側部である。側部５１０、５１２及び５１４は、内面５１６，５１８，５２０及び外面５２２，５２４，５２６をそれぞれ有する。第３の開放形の部材はまた、開放している側部５２８を含んでいる。開放した側部５２８は閉止物が無く、従って、第３の開放形の部材５０８を凹形、すなわち、Ｕ字形の形状にしている。この開放した側部５２８は側部５１２に対向している。第３の開放形の部材５０８はまた２つの端部（この横断面図５００には示されていない）を有し、各端部は内面及び外面を有する。第３の開放形の部材５０８及び装置５００はまた縦軸線（これはまた図５に示されていない）を持つ。第３の開放形の部材５０８の縦軸線は第２の開放形の部材４２４の縦軸線と平行に整列している。

装置５００ははまた第２の運搬機構５３０を含んでいる、第２の運搬機構５３０は第１の側部５３２及び第２の側部５３４を有する。第２の運搬機構５３０の第１の側部５３２は、第２の開放形の部材４２４の開放した側部４４４に対向している側部４２８の内面４３４上で第２の開放形の部材４２４に取り付けられる。第２の運搬機構５３０の第２の側部５３４は、第３の開放形の部材５０８の開放した側部５２８に対向している第３の開放形の部材５０８の側部５１２の外面５２４上で、第３の開放形の部材５０８に取り付けられる。

第３の開放形の部材５０８が第１の開放形の部材４０２に対して或る距離だけ伸張されるとき、第２の開放形の部材４２４は該距離のほぼ半分だけ伸張する。このようにして、支柱部材５０８、４２４及び４０２の完全な等しい同期が達成される。

図６は、一実施形態に従って、歯車、ラック、チェーン及びスプロケット同期化機構並びにリニア軸受を含む各部材についてカバーを設けた５段構成の伸張式支柱６００の横断面ブロック図である。装置６００は、運動の精度を改善し、伸張式支柱における無駄な運動を低減し、支柱部材に対するＪバーの擦れを低減し、剛性を増大させ、更に伸張式支柱の大きさを減少させると云う伸張式支柱についての当該技術における要求を解決する。

５段構成の伸張式支柱６００はまたリニア軸受組立体４４８を含み、リニア軸受組立体４４８はリニア軸受レール６０２及び１つ又は複数のリニア軸受ブロック６０４を含んでいる。リニア軸受レール６０２は外側部材１０２（例えば、第１の開放形の部材４０２）に固着されている。リニア軸受レール６０２は、１つ又は複数のリニア軸受ブロック６０４と係合するように動作可能である。

第１の可動の部材６０６（例えば、第２の開放形の部材４２４）が１つ又は複数のリニア軸受ブロック６０４に固着されている。第１の可動の部材６０６はリニア軸受レール６０８に固着されており、リニア軸受レール６０８はリニア軸受ブロック６１０に係合しており、リニア軸受ブロック６１０は第２の可動の部材６１２（例えば、第３の開放形の部材５０８）に固着されている。

第２の可動の部材６１２はリニア軸受レール６１４に固着されており、リニア軸受レール６１４はリニア軸受ブロック６１６と係合するように動作可能であり、リニア軸受ブロック６１６は第３の可動の部材６１８に固着されている。

第３の可動の部材６１８はリニア軸受レール６２０に固着されており、リニア軸受レール６２０はリニア軸受ブロック６２２に係合しており、リニア軸受ブロック６２２は第４の可動の部材６２４に固着されている。実施形態によっては、第４の可動の部材６２４はＸ線源及びコリメータのような医学的診断用装置１０８（図示せず）に固着される。

第１の開放形の部材４０２には、リニア軸受レール６０２のほぼ平行に整列する歯車ラック６２６が固着されている。歯車ラック６２６は、シャフト６３０に取り付けられた円形歯車６２８に係合する。シャフト６３０は第１の可動の部材６０６に回転可能に取り付けられている。

シャフト６３０にはスプロケット６３２が固着されており、スプロケット６３２は歯車ラック６２６のピッチ線直径にほぼ等しいピッチ線直径を持つように選択される。スプロケット６３２はチェーン６３４に係合し、チェーン６３４は遊動輪（図示せず）の周りにループを形成し、この場合、チェーン・ループの少なくとも１つの側がリニア軸受レール６０８にほぼ平行な方向に動くように拘束される。ここで、ピッチ線直径は僅かに異なることがあり、その場合、各部材の運動（動き）が完全な比例関係にならないという影響があることに留意されたい。偏差が小さい場合は、それは問題にならない。

チェーン６３４にはブロック６３６が固着されており、ブロック６３６はまた第２の可動の部材６１２に固着されている。

第１の可動の部材６０６を動かすとき、円形歯車６２８がラック６２６に回転可能に係合して、シャフト６３０に、従ってスプロケット６３２に回転運動を与える。スプロケット６３２はチェーン６３４を駆動し、チェーン６３４はブロック６３６を駆動し、ブロック６３６は第２の可動の部材６１２を駆動する。円形歯車６２８のピッチ線直径がスプロケット６３２のピッチ線直径のほぼ等しい場合、第２の可動の部材６１２に与えられる動きは、第１の可動の部材４０２に与えられた動きの２倍になる。ここで、ピッチ線直径を厳密に等しくすることは必要でないことに留意されたい。

同期化装置は更に２つ実装されており、この場合、第２の可動の部材６０６に取り付けられた歯車ラック６３８が、第２の可動の部材６０６に取り付けられたシャフト６４２上の円形歯車６４０に係合して、スプロケット６４４を駆動し、次いでスプロケット６４４はチェーン６４６を駆動して、第３の可動の部材６１２に固着されたブロック６４８を駆動し、また同様に、第３の可動の部材６１２に取り付けられた歯車ラック６５０が、第３の可動の部材６１８に取り付けられたシャフト６５４上の円形歯車６５２に係合して、チェーン６５６を駆動して、第４の可動の部材６２４に固着されたブロック６５８を駆動する。

第４の可動の部材を或る距離だけ伸張させたとき、第３の可動の部材は前記距離のほぼ３／４だけ伸張し、第２の可動の部材は前記距離のほぼ１／２だけ伸張し、第１の可動の部材は前記距離のほぼ１／４だけ伸張する。従って、５段構成の伸張式支柱６００により、支柱部材４０２、６０６、６１２、６１８及び６２４の完全な同期化が達成される。

５段構成の伸張式支柱６００のシャフト及び歯車は単一品とすることができ、或いはシャフト及びスプロケットを単一品とすることができ、また５段構成の伸張式支柱６００の精神から逸脱せずに、ブロックを別個のものではなく部材の一部とするように、他の変形を具現化することができる。

更に、歯車、ラック、チェーン及びスプロケットと同じ機能を実行する他の構成部品を、５段構成の伸張式支柱６００の精神から逸脱せずに導入する。例えば、実施形態によっては、チェーン及びスプロケットをタイミング・ベルト及びタイミング・ベルト・スプロケットと置き換え、歯車及びラックを静止したチェーン及び上行性スプロケットと置き換えるなどする。

部材４０２、６０６、６１２、６１８及び６２４は５段構成の伸張式支柱６００にねじれ及び曲げ剛性を与えるための充分なスチフネスを持つ。実施形態によっては、部材４０２、６０６、６１２、６１８及び６２４がアルミニウムで作られて、第１の開放形の部材４０２の重量は押出しの１フィート長あたり３．８〜１５．２ポンドである。このアルミニウムの実施形態では、第５の開放形の部材６２４は押出しの１フィート長あたり２．３５〜９．４ポンドの重量を持つ。中間の部材６０６、６１２及び６１８については、重量は、以下の式１に従って、各部材の配置位置に比例して上限と下限との間にある。

Ｗｎ＝Ｗ１＋（ｎ−１）／（Ｎ−１）＊（ＷＮ−Ｗ１） （式１）
この式において、ｎは、最も内側の部材すなわち第５の開放形の部材６２４から、最も外側の部材すなわち第１の開放形の部材４０２へ向かって計数した部材番号を表し、最も内側の部材ではｎ＝１である。更に、Ｗは、部材ｎの１フィート当りの重量を表す。また、Ｗ１は、最も内側の部材すなわち第５の開放形の部材６２４の１フィート当りの重量を表す。上記の式において、Ｎは、部材の数を表し、５段構成の伸張式支柱６００ではＮ＝５である。ＷＮは、最も外側の部材すなわち第１の開放形の部材４０２の１フィート当りの重量を表す。

第４の開放形の部材６１８について押出しの１フィート長あたりの重量（ポンド）の下限を決定するために式１を適用した場合を、以下の式２に示す。

Ｗ_２ ＝（２．３５）＋（１）／（４）＊（３．８−２．３５）
＝２．７１（ポンド／フィート） （式２）
式２では、最も内側の部材すなわち第５の開放形の部材６２４の１フィート当りの重量Ｗ１が２．３５ポンドであり、且つ最も外側の部材すなわち第１の開放形の部材４０２の１フィート当りの重量ＷＮが３．８ポンドである場合で、計算により第４の開放形の部材６１８の下限が２．７１ポンド／フィートであることを示している。

第４の開放形の部材６１８について押出しの１フィート長あたりの重量（ポンド）の上限を決定するために式１を適用した場合を、以下の式３に示す。

Ｗ_２ ＝（９．４）＋（１）／（４）＊（１５．２−９．４）
＝１０．８５（ポンド／フィート） （式３）
式３では、最も内側の部材すなわち第５の開放形の部材６２４の１フィート当りの重量Ｗ１が９．４であり、且つ最も外側の部材すなわち第１の開放形の部材４０２の１フィート当りの重量ＷＮが１５．２ポンドである場合で、計算により第４の開放形の部材６１８の下限が１０．８５ポンド／フィートであることを示している。

第３の開放形の部材６１２について押出しの１フィート長あたりの重量（ポンド）の下限を決定するために式１を適用した場合を、以下の式４に示す。

Ｗ_３ ＝（２．３５）＋（２）／（４）＊（３．８−２．３５）
＝３．０７（ポンド／フィート） （式４）
式４では、最も内側の部材すなわち第５の開放形の部材６２４の１フィート当りの重量Ｗ１が２．３５ポンドであり、且つ最も外側の部材すなわち第１の開放形の部材４０２の１フィート当りの重量ＷＮが３．８ポンドである場合で、計算により第３の開放形の部材６１２の下限が３．０７ポンド／フィートであることを示している。

第３の開放形の部材６１２について押出しの１フィート長あたりの重量（ポンド）の上限を決定するために式１を適用した場合を、以下の式５に示す。

Ｗ_３ ＝（９．４）＋（２）／（４）＊（１５．２−９．４）
＝１２．３（ポンド／フィート） （式５）
式５では、最も内側の部材すなわち第５の開放形の部材６２４の１フィート当りの重量Ｗ１が９．４であり、且つ最も外側の部材すなわち第１の開放形の部材４０２の１フィート当りの重量ＷＮが１５．２ポンドである場合で、計算により第３の開放形の部材６１２の下限が１２．３ポンド／フィートであることを示している。

第２の開放形の部材６０８について押出しの１フィート長あたりの重量（ポンド）の下限を決定するために式１を適用した場合を、以下の式６に示す。

Ｗ_４ ＝（２．３５）＋（３）／（４）＊（３．８−２．３５）
＝３．４４（ポンド／フィート） （式６）
式６では、最も内側の部材すなわち第５の開放形の部材６２４の１フィート当りの重量Ｗ１が２．３５ポンドであり、且つ最も外側の部材すなわち第１の開放形の部材４０２の１フィート当りの重量ＷＮが３．８ポンドである場合で、計算により第２の開放形の部材６０８の下限が３．４４ポンド／フィートであることを示している。

第２の開放形の部材６０８について押出しの１フィート長あたりの重量（ポンド）の上限を決定するために式１を適用した場合を、以下の式７に示す。

Ｗ_４ ＝（９．４）＋（３）／（４）＊（１５．２−９．４）
＝１３．７（ポンド／フィート） （式７）
式７では、最も内側の部材すなわち第５の開放形の部材６２４の１フィート当りの重量Ｗ１が９．４であり、且つ最も外側の部材すなわち第１の開放形の部材４０２の１フィート当りの重量ＷＮが１５．２ポンドである場合で、計算により第２の開放形の部材６０８の下限が１３．７ポンド／フィートであることを示している。

部材についての１フィート当りのこれらの上限及び下限の重量は平均重量を表し、平均重量はその部材の重量を該部材の長さで割った値である。

式１は、図示したような５段構成の伸張式支柱６００に適用可能であり、また部材の数が５よりも多い又は少ない同様な支柱の設計の中間部材に適用可能である。

実施形態によっては、部材はカバーによって閉止する。例えば、外側部材１０２をカバー６６０に固着し、第２の開放形の部材６０６をカバー６６２に固着し、第３の開放形の部材３１２をカバー６６４に固着し、第４の開放形の部材６１８をカバー６６６に固着し、第５の開放形の部材６２４をカバー６６８に固着する。カバーは５段構成の伸張式支柱６００のスチフネスを改善し、構成部品を保護し、５段構成の伸張式支柱６００の美観を改善する。

リニア軸受では遊びや粗雑な動きが他の形態の可動の取付け物よりも少ないので、リニア軸受１０６は動きについてより精密な拘束を与える。拘束の精度の改善により５段構成の伸張式支柱６００における剛性が改善され、これによって５段構成の伸張式支柱６００における運動（動き）の精度が改善される。この拘束の改善により、駆動力及びスチフネスの一貫性の無さが低減されると共に、５段構成の伸張式支柱における無駄な運動が低減される。また５段構成の伸張式支柱６００ではＪバーが使用されないので、支柱部材に対するＪバーの擦れがない。更に、剛性及びリニア軸受の運動精度の改善により、所望の解剖学的カバー範囲を達成するために延長体を必要とせずに、臨床的使用が改善される。その上、リニア軸受が５段構成の伸張式支柱６００の製造の際に何ら調節を必要としないので、組み立ての一貫性も改善される。しかも、５段構成の伸張式支柱６００はまた比較的狭い空間を占める。

図７は、一実施形態に従って、歯車、ラック、チェーン及びスプロケット同期化機構並びにリニア軸受を含む各部材に対してカバーを設けた５段構成の伸張式支柱７００の、引込み位置での縦断面ブロック図である。

図８は、一実施形態による、歯車、ラック、チェーン及びスプロケット同期化機構を示している、カバー無しの５段構成の伸張式支柱８００の、完全な引込み位置での方位断面ブロック図である。５段構成の伸張式支柱８００はチェーン遊動輪８０２を含んでいる。

図９は、一実施形態による、歯車、ラック、チェーン及びスプロケット同期化機構を示している、カバー無しの５段構成の伸張式支柱９００の、伸張位置での方位断面ブロック図である。

図１０は、一実施形態による、歯車、ラック、チェーン及びスプロケット同期化機構を示している、カバー無しの５段構成の伸張式支柱１０００の、部分的な伸張位置での断面ブロック図である。第１の開放形の部材４０２は遠近法で図の最も手前に位置しており、他方、第５の開放形の部材６２４は第１の開放形の部材から伸張されて離れており、遠近法で図の最も遠くに位置している。

図１１は、一実施形態に従って、駆動装置とＸ線源及びコリメータとを第５の開放形の部材に取り付けた状態での５段構成の伸張式支柱の第５の開放形の部材の側面図である。

装置１１００が伸張式支柱１１０２を含んでいる。伸張式支柱１１０２は、システム１００、２００及び３００、装置４００及び５００、又は伸張式支柱６００、７００、８００、９００及び１０００で述べた実施形態のうちの任意の１つとして実施することができる。

伸張式支柱１１０２には、電気駆動装置のような駆動装置１１０４が取り付けられていて、この駆動装置は伸張式支柱１１００に対して１つ又は複数の運動軸線に沿ってＸ線源１１０６及びコリメータを位置決めする。装置１１００は、機器を位置決めする手動手段よりも素速く且つ一層精密であるような、Ｘ線源１１０６及びコリメータ１１０８を位置決めする機械化手段を構成する。
［結論］
伸張式支柱について説明した。特定の実施形態を本書に例示し説明したが、当業者に理解されるように、同じ目的を達成するように計算された任意の配置構成を図示の特定の実施形態の代わりに用いることができる。本出願は任意の改変又は変形もカバーするものである。

特に、当業者に容易に理解されるように、方法及び装置の名称は実施形態を制限することを目的とするものではない。更に、構成部品に追加の方法及び装置を付加することができ、構成部品の間で機能を再編成することができ、また将来の改善に対応し且つ実施形態で用いられた物理的デバイスに対応する新しい構成部品を、実施形態の範囲から逸脱することなく導入することができる。また、当業者に容易に認識されるように、本実施形態は将来の医学的診断用機器、異なる材料、並びに新しいスプロケット、歯車、シャフト、チェーン及び軸受に適用可能である。

リニア軸受組立体及び同期化機構に関して本出願で用いる用語は、全てのリニア軸受組立体及び同期化機構、並びに本書で述べたのと同じ機能を与える代替技術を含むことを意味するものである。また、図面の符号に対応する特許請求の範囲中の符号は、単に本願発明の理解をより容易にするために用いられているものであり、本願発明の範囲を狭める意図で用いられたものではない。そして、本願の特許請求の範囲に記載した事項は、明細書に組み込まれ、明細書の記載事項の一部となる。

所望の位置及び向きに撮像装置を大体位置決めするための運動の自由度を与えるためにリニア軸受を含んでいる非対称伸張式支柱のシステム・レベルの概要を表すブロック図である。 所望の位置及び向きに撮像装置を大体位置決めするための運動の自由度を与えるために同期化機構を含んでいる非対称伸張式支柱のシステム・レベルの概要を表すブロック図である。 所望の位置及び向きに撮像装置を大体位置決めするための運動の自由度を与えるために同期化機構及びリニア軸受を含んでいる３段構成の伸張式支柱のシステム・レベルの概要を表すブロック図である。 一実施形態による装置の端部横断面図である。 一実施形態による同期化機構を含む装置の端部横断面図である。 一実施形態による、歯車、ラック、チェーン及びスプロケット同期化機構並びにリニア軸受を含む、各部材にカバーを設けた５段構成の伸張式支柱の横断面ブロック図である。 一実施形態による、歯車、ラック、チェーン及びスプロケット同期化機構並びにリニア軸受を含む、各部材にカバーを設けた５段構成の伸張式支柱の、引込み位置での縦断面ブロック図である。 一実施形態による、歯車、ラック、チェーン及びスプロケット同期化機構を示している、カバー無しの５段構成の伸張式支柱８００の、完全な引込み位置での方位断面ブロック図である。 一実施形態による、歯車、ラック、チェーン及びスプロケット同期化機構を示している、カバー無しの５段構成の伸張式支柱の、伸張位置での方位断面ブロック図である。 一実施形態による、歯車、ラック、チェーン及びスプロケット同期化機構を示している、カバー無しの５段構成の伸張式支柱の、部分的な伸張位置での断面ブロック図である。 一実施形態による、駆動装置とＸ線源及びコリメータとを最後の開放形の部材に取り付けた状態での伸張式支柱の第５の開放形の部材の側面図である。

符号の説明

１００、２００、３００ システム
４００ 装置
４０２ 第１の開放形の部材
４０４、４０６、４０８ 側部
４１０、４１２、４１４ 内面
４１６、４１８、４２０ 外面
４２２ 開放した側部
４２４ 第２の開放形の部材
４２６、４２８、４３０ 側部
４３２、４３４、４３６ 内面
４３８、４４０、４４２ 外面
４４４ 開放した側部
４４６ 第１のリニア軸受組立体
４４８、４５０ 側部
５００ 装置
５０２ 第１の運搬機構
５０４、５０６ 側部
５０８ 第３の開放形の部材
５１０、５１２、５１４ 側部
５１６、５１８、５２０ 内面
５２２、５２４、５２６ 外面
５２８ 開放した側部
５３０ 第１の運搬機構
５３２、５３４ 側部
６００、７００、８００、９００、１０００ ５段構成の伸張式支柱
６０２、６０８、６１４、６２０ リニア軸受レール
６０４、６１０、６１６、６２２ リニア軸受ブロック
６０６ 第１の可動の部材
６１２ 第２の可動の部材
６１８ 第３の可動の部材
６２４ 第４の可動の部材
６２６、６３８、６５０ 歯車ラック
６２８、６４０、６５２ 円形歯車
６３０、６４２、６５４ シャフト
６３２、６４４、 スプロケット
６３４、６４６、６５６ チェーン
６３６、６４８、６５８ ブロック
１１００ 装置
１１０２ 伸張式支柱
１１０４ 駆動装置
１１０６ Ｘ線源
１１０８ コリメータ

Claims (10)

1. 支持構造に取り付け可能である外側部材（１０２）と、
   第１及び第２のリニア摺動台（６０６，６１２）を含む複数のリニア摺動台（６０６，６１２，６１８，６２４）であって、前記第１のリニア摺動台（６０６）が前記外側部材（４０２）上に取り付けられており、該複数のリニア摺動台（６０６，６１２，６１８，６２４）はリニア軸受によって互いに対して直線運動関係で動くように拘束されている、複数のリニア摺動台（６０６，６１２，６１８，６２４）と、
   を含み、
   第１の同期化機構（２０２）が、前記第１のリニア摺動台（６０６）及び前記第２のリニア摺動台（６１２）の各々が互いに対して等距離ずつ摺動するように、第２の同期化機構（２０４）に動作可能なように結合されていることにより、前記第１のリニア摺動台（６０６）が前記外側部材（１０２）に対して動くとき、前記第２のリニア摺動台（６１２）は前記第１のリニア摺動台（６０６）と同じ方向に動き、
   前記外側部材（１０２）は、前記第１の同期化機構（２０２）を介して前記第１のリニア摺動台（６０６）に動作可能なように機械的に結合されており、
   前記第２のリニア摺動台（６１２）は、前記第２の同期化機構（２０４）を介して前記第１のリニア摺動台（６０６）に動作可能なように機械的に結合されている、
   伸張式支柱（６００）。
2. 前記複数のリニア摺動台（６０６，６１２，６１８，６２４）の各々は順次他のリニア摺動台が入れ子になる横断面の外側寸法を有している、請求項１記載の伸張式支柱（６００）。
3. 前記複数のリニア摺動台（６０６，６１２，６１８，６２４）は少なくとも３つのリニア摺動台（６０６，６１２，６１８，６２４）で構成されている、請求項１又は２に記載の伸張式支柱（６００）。
4. 前記外側部材（１０２）に固着され、前記第１のリニア摺動台（６０６）を覆う第１のカバー（６６０）と、
   前記第１のリニア摺動台（６０６）に固着され、前記第第２のリニア摺動台（６１２）を覆う第２のカバー（６６２）と、
   前記第２のリニア摺動台（６１２）に固着される第３のカバー（６６４）と、
   を含む、請求項１乃至３のいずれかに記載の伸張式支柱（６００）。
5. 前記複数のリニア摺動台（６０６，６１２，６１８，６２４）の各々が凹形のリニア摺動台（６０６，６１２，６１８，６２４）で構成されている、請求項１乃至３のいずれかに記載の伸張式支柱（６００）。
6. 前記第１のリニア摺動台（６０６）はリニア軸受レール（６０８）に固着されており、該リニア軸受レール（６０８）はリニア軸受ブロック（６１０）に係合しており、該リニア軸受ブロック（６１０）は第２のリニア摺動台（６１２）に固着されており、前記複数のリニア摺動台（６０６，６１２，６１８，６２４）は前記リニア軸受（６０８）及び前記リニア軸受ブロック（６１０）によって互いに対して直線運動関係で動くように拘束されているいる、請求項１乃至５のいずれかに記載の伸張式支柱（６００）。
7. 前記外側部材（１０２）に固着されたリニア軸受レール（６０２）と、
   前記外側部材（１０２）に固着され、前記リニア軸受レール（６０２）と平行に整列する歯車ラック（６２６）と、
   前記第１のリニア摺動台（６０６）に取り付けられたシャフト（６３０）と、
   前記シャフト（６３０）に取り付けられた円形歯車（６２８）に係合する歯車ラック（６２６）と、
   前記シャフト６３０に固着され、前記歯車ラック（６２６）のピッチ線直径に等しいピッチ線直径を持つスプロケット（６３２）と、
   前記スプロケット（６３２）に係合するチェーン（６３４）と、
   前記チェーン（６３４）と前記第２のリニア摺動台（６１２）に固着されてたブロック（６３６）とを備え、
   前記チェーン（６３４）の遊動輪の周りにループが形成され、該チェーン・ループの少なくとも１つの側が前記リニア軸受レール（６０８）に平行な方向に動くように拘束される、
   前記第１のリニア摺動台（６０６）を動かすとき、前記円形歯車（６２８）が前記歯車ラック（６２６）に回転可能に係合し、前記シャフト（６３０）固着された前記スプロケット（６３２）に回転運動を与え、前記スプロケット（６３２）は前記チェーン（６３４）を駆動し、前記チェーン（６３４）は前記ブロック（６３６）を駆動し、前記ブロック（６３６）は前記第２のリニア摺動台（６１２）を駆動する、請求項６に記載の伸張式支柱（６００）。
8. 前記外側部材（１０２）が２つの端部、３つの側部（４０４，４０６，４０８）を有し、
   該３つの側部が互いに対向する２つの側部（４０４，４０８）と、その他の側部（４０６）を有し、
   前記外側部材（１０２）が、縦軸線を持ち、
   前記３つの側部の各々が内面（４１０，４１２，４１４）及び外面（４１６，４１８，４２０）を持っており、
   前記リニア軸受レール（６０２）と前記歯車ラック（６２６）は、前記その他の側部（４０６）の内面（４１２）に固着され、
   前記シャフト（６３０）は、前記第１のリニア摺動台（６０６）の外面に取り付けられる、請求項７に記載の伸張式支柱（６００）。
9. Ｘ線源（１１０６）及びコリメータ（１１０８）を位置決めするための装置（１１００）であって、
   請求項１乃至８のいずれかに記載の伸張式支柱（６００）と、
   前記複数のリニア摺動台のうちの最後のリニア摺動台（２０６）上に取り付けられた駆動装置（１１０４）と、
   前記駆動装置（１１０４）に取り付けられたＸ線源（１１０６）と、
   前記Ｘ線源（１１０６）に取り付けられたコリメータ（１１０８）とを含んでおり、
   前記駆動装置（１１０４）が前記Ｘ線源（１１０６）及び前記コリメータ（１１０８）を、前記伸張式支柱（６００）に対する少なくとも１つ又は複数の運動軸線に沿って位置決めすること、を特徴とする装置（１１００）。
10. Ｘ線源（１１０６）及びコリメータ（１１０８）を位置決めするためのシステム（１１００）であって、
    請求項１乃至８のいずれかに記載の伸張式支柱（６００）と、
    前記複数のリニア摺動台のうちの最後のリニア摺動台（２０６）上に取り付けられた位置決め手段（１１０４）と、
    前記位置決め手段（１１０４）に取り付けられたＸ線源（１１０６）と、
    前記Ｘ線源（１１０６）に取り付けられたコリメータ（１１０８）と、を含んでおり、
    前記位置決め手段（１１０４）が前記Ｘ線源（１１０６）及び前記コリメータ（１１０８）を、前記伸張式支柱（６００）に対する２つの運動軸線に沿って位置決めすること、を特徴とする装置（１１００）。
    

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