JP4971178B2 - Ｘ線システムのための駆動ユニット - Google Patents

Description

本発明は、モータ及びギアユニットと、モータ及びギアユニットの駆動シャフト上に取り付けられるプーリと、プーリの周りに巻回される牽引手段とを含む、診断用Ｘ線装置の構成素子の垂直又は水平動作のために駆動ユニットに関し、移動されるべき構成素子は、牽引手段に取り付けられるか、或いは、駆動ユニットと接続される。

さらに、本発明は、Ｘ線源と、Ｘ線源と対面関係にあるＸ線画像検出器と、Ｘ線源又はＸ線画像検出器の垂直及び／又は水平動作のための少なくとも１つの駆動ユニットとを含む、Ｘ線装置に関する。

医療診断結像の分野において、特に、Ｘ線透視法及びＸ線写真の分野において、広範囲の機器が今日商業的に入手可能である。従来的なＸ線システムにおいて、例えば、ＥＰ００６８９２９Ａ２又はＵＳ４，４３５，８３０号から既知であるように、患者は検査中に、Ｘ線画像検出器、例えば、通常のＸ線フィルム、電子Ｘ線画像増強装置、又は、デジタルＸ線平坦検出器を含むＸ線写真透視テーブル上に指示される。オーバーヘッドＸ線源、例えば、従来的なＸ線管が、患者を通じて患者の下のＸ線画像検出器に放射線ビームを方向付ける。Ｘ線源は、Ｘ線源を支持し且つＸ線源の垂直及び／又は水平動作を可能にする管クレーンに取り付けられる。検査されるべき患者の体のそれぞれの部分に依存して、患者に対するＸ線源及び／又はＸ線画像検出器の水平及び垂直動作性が必要である。従来的なＸ線装置の管クレーンは、入れ子部分を用いて伸張収縮可能である。これらの入れ子部分は、プーリの周りに巻回されたロープによって入れ子式に移動可能である。Ｘ線管は、モータを用いて自動的に持ち上げられ得る。この場合には、プーリはギアボックスの駆動シャフト上に取り付けられ、ギアボックス及びモータは、既知のシステムの遠隔的に制御可能なモータ及びギアユニットを形成する。Ｘ線管を手動で持ち上げ得る他のＸ線システムも既知である。これらのシステムを使用することによって、普通、重い重量のＸ線管の釣り合いは、例えば、カウンタウエイトによって、或いは、上記に引用されたＥＰ００６８９２９Ａ２に従って利用されるようなガスばねによってもたらされる。既知のシステムは、普通、Ｘ線管の水平動作を可能にするために、２つの垂直方向の天井懸架ガイドレールをさらに利用する。また、水平動作は、既知のシステムを用いて、駆動ベルト、ワイヤロープ、又は、任意の他の適切な牽引手段、並びに、対応するモータ及びギア駆動によって手動的に或いは自動的にもたらされ得る。

既知のＸ線システムの垂直及び水平駆動ユニットは、例えば、Ｘ線写真テーブル上に支持される患者の体を備える垂直に移動するＸ線管の衝突の検出、並びに、対応する緊急停止機能性をもたらさないことが、既知のＸ線システムの垂直及び水平駆動ユニットの双方の欠点である。さらなる欠点は、既知のシステムが、手動で、即ち、モータ及びギアユニットの駆動力なしに、或いは、遠隔的に制御可能なモータを用いて自動的に、２つの異なるモードのみで動作し得ないことである。手動の取扱いは、移動されるべきＸ線管の高い内部質量の故に、Ｘ線装置を操作する使用者にとって困難であることがあり、それは使用者の対応する高い筋力を必要とする。他方、Ｘ線管の動作は、例えば、ジョイスティック又は他の類似の入力装置の形態の既知のシステムのある種の遠隔制御ユニットを用いて、モータ駆動モードのみにおいて制御可能である。既知のＸ線システムを操作する使用者は、このようにＸ線管の動作を遠隔的に制御することをしばしば快く感じない。何故ならば、如何なる感知可能なフィードバックもなければ、動作制御は間接的だからである。さらに、動作の遠隔制御は、それぞれの検査手続きによって要求されるようにＸ線管を位置付けるために十分に精密ではないことがある。

従って、Ｘ線装置の構成素子の水平又は垂直動作を可能にするためにＸ線装置用の改良された駆動システムの必要があることが容易に理解される。衝突検出、緊急停止機能性、及び、Ｘ線装置を操作する使用者による構成素子の動作の制御に関して改良された取扱いを可能にする、そのような装置を提供することが本発明の目的である。

本発明によれば、診断用Ｘ線装置の構成素子の垂直又は水平動作のための駆動ユニットが開示されており、駆動ユニットは、モータ及びギアユニットと、モータ及びギアユニットの駆動シャフトの上に取り付けられるプーリと、プーリの周りに巻回される牽引手段とを含み、移動されるべき構成素子は、牽引手段に取り付けられるか或いは駆動ユニットと接続される。モータ及びギアユニットは、釣り合いばねの弾性力に抗して、駆動シャフトの軸について回転可能であり、回転センサが設けられ、回転センサは、モータ及びギアユニットの回転を検出し、且つ、対応する回転検出信号を生成するよう構成される。

本発明に従った駆動ユニットを用いることで、Ｘ線装置のそれぞれの構成素子、例えば、Ｘ線源又はＸ線画像検出器は、牽引手段、例えば、ロープ又は駆動ベルトに取り付けられ、モータ及びギアユニットの起動力によって移動される。移動される構成素子が、部分的に固定される牽引手段に沿って駆動ユニットと共に移動するよう、駆動ユニットと直接的に接続されることも可能である。後者の変形は、Ｘ線装置のそれぞれの部分の水平移動を可能にするのに特に適している。モータ及びギアボックスの対応する共通筐体内に収容され得るモータ及びギアユニットは堅く取り付けられず、モータ及びギアユニットの駆動シャフトの軸について回転可能である。よって、モータ及びギアユニットを釣り合いばねの弾性力に抗して回転し得る。この目的のために、ばねの一端はモータ及びギアユニットの筐体に接続され得るのに対し、他端はＸ線装置の主フレームに固定される。一般的に、釣り合いばねは引張りばね又は圧縮ばねであり得るし、或いは、２つ以上の別個のばねの構成でさえあり得る。

構成素子の垂直動作に関して、初期的には、２つの力、即ち、１つの方向における構成素子の重力、及び、ばねの弾性力は均衡している。追加的な外力が構成素子に加えられると、均衡位置が変化し、ばねは外力の方向及び大きさに多かれ少なかれ依存して引き延ばされる。これはモータ及びギアユニットの対応する回転をもたらす。次に、モータ及びギアユニットの筐体の回転動作は回転センサを用いて検出され、回転センサは対応する回転検出信号を生成する。

水平動作の場合には、モータ及びギアユニットの均衡角位置は、釣り合いばねの構成によって専ら決定される。外力が水平方向に移動する構成素子に加えられると、均衡が変化し、モータ及びギアユニットの回転動作が生じ、再び、対応する回転検出信号が生成される。

モータ及びギアユニットの動作を制御するために、回転検出信号を直接的に有利に使用し得る。この目的のために、回転検出信号をシステムの対応するモータ制御ユニットに供給し得る。このようにして、Ｘ線装置の移動する構成素子のサーボ制御を実現し得る。

本発明によれば、例えば、Ｘ線管の操作者が手動でＸ線管に加える（小さな）外力に依存して、所望にＸ線装置のＸ線管を上昇し或いは降下することが可能である。それによって、加えられる外力の大きさ及び／又は器官に比例するよう上昇降下速度を制御し得る。このサーボ動作モードでは最小限の筋力が必要とされると同時に、精密且つ直接的な制御が提供される。このサーボモードの重要な利点は、移動する部分の特定なハンドル部分に制限されることなく、外的な制御力をＸ線装置の移動する構成素子上のどこへでも加え得ることである。本発明のサーボ制御を備えることで、モータ及びギアユニットを制御するための遠隔制御ユニットは全く必要とされない。さらなる利点は、釣り合いばねの物理的特性の故に、外的に働く力は直接的に測定され、それはモータ及びギアユニットの動作の対応する制御を可能にする。それによって、動作制御は、既知の遠隔制御ユニットよりも一層直接的であり、且つ、Ｘ線装置の操作者に良好なフィードバックをもたらす。

さらに、本発明の駆動ユニットは、如何なる衝突をも本来的に検出する。もし衝突がＸ線装置の移動する部分上のどこかで起こるならば、衝突力は外的に働く力に反作用し、モータ及びギアユニットの筐体は回転して均衡位置に戻り、システムは直ぐに停止する。

本発明の駆動ユニットの好適実施態様によれば、回転可能なモータ及びギアユニットは、追加的な予荷重ばねによってさらにばね付勢され、モータ及びギアユニットの均衡角位置を定める。本発明のこの実施態様を用いることで、ある種の遠隔制御ユニット、例えば、ジョイスティック装置を用いて動作を遠隔的に制御し得る。その場合には、モータの回転の方向及び速度は、移動する部分に加えられる如何なる外力とも無関係である。しかしながら、もし外力が追加的な予荷重ばねの張力によって予め定められる特定の大きさを越えるならば、モータ及びギアユニットの筐体の角運動が起こり、次に、それは駆動ユニットの回転センサによって検出される。Ｘ線装置の移動する構成素子のどこにでも起こる衝突は、別個の衝突センサの必要なしに、このようにして検出される。モータ及びギアユニットの筐体が回転して所定の均衡角位置から外れるや否や活性化される単純なスイッチとして回転センサを実現し得る。衝突の場合にシステムを直ぐに停止するために、スイッチの信号を直接的に使用し得る。本発明のこの実施態様のさらなる利点は、移動する構成素子が、システムが停止する前に、モータ及びギアユニットの過剰な力を伴って、衝突する物体に追突しないよう、衝突力がかなりの程度までばねの圧縮又は伸張によって取られることである。

本発明の駆動ユニットを用いるならば、Ｘ線装置の移動する構成素子の位置を検出する位置センサを設けるのが有利である。モータ及びギアユニットの回転の方向及び速度を決定するために、位置センサの信号を回転信号の信号と共に使用し得るよう、この位置センサをモータ制御ユニットに接続し得る。位置センサは、例えば、プーリの駆動シャフト上に取り付けられる電位差計、又は、モータの駆動シャフト上に取り付けられる適切なエンコーダであり得る。このようにして、位置センサは、Ｘ線装置の移動する構成素子の水平又は垂直位置を表すアナログ又はデジタル信号を供給する。

以下の図面は本発明の好適実施態様を開示している。しかしながら、図面は例証の目的のためだけに設計されており、本発明の限界の定義として設計されていないことが理解されるべきである。

図３を参照すると、本発明に従ったＸ線装置１が記載されている。Ｘ線装置１は、検査中に患者を支持するテーブルトップ３を備えるテーブル２を含む。テーブル２は、Ｘ線フィルムのための受け口４を有する。さらに、Ｘ線フィルムのための受け口６を含む壁スタンド５も設けられている。この壁スタンドは、立位にある患者の検査のために使用され得る。オーバーヘッドＸ線源７が、患者を通じて放射線ビームを患者の下或いは背後にあるＸ線フィルムに向ける。Ｘ線源７は、Ｘ線源７を支持し且つＸ線源７の垂直又は水平動作を可能にするよう、管クレーン８上に取り付けられている。描写されているＸ線装置１の管クレーン８は、入れ子部分を用いて伸張収縮可能である。これらの入れ子部分は、管クレーン８を通じて案内され且つプーリ１０の周りに巻回されるワイヤロープ９によって入れ子式に移動可能である。駆動ユニット１２を用いて（矢印１１によって表示されるように）Ｘ線源を上昇し或いは下降し得る。管クレーン８は、水平動作を可能にするために、天井取付けガイドレール８'に取り付けられている。

図１は、サーボモード動作を可能にする本発明に従った駆動ユニット１２の実施態様を示している。図３を参照して既に記載されたように、Ｘ線源７は、Ｘ線装置１の垂直に移動する構成素子として、ワイヤロープ９上に懸架されている。ワイヤロープ９はプーリ１０の周りに巻回され、プーリはモータ及びギアユニット１４の駆動シャフト１３上に取り付けられている。モータ及びギアユニット１４の筐体は、Ｘ線システムのフレーム構造に堅く固定されず、駆動シャフト１３の軸について回転可能である。モータ及びギアユニット１４が釣り合いばね１５の弾性力に抗して回転可能であるよう、釣り合いばね１５がモータ及びギアユニット１４の筐体をＸ線装置の主フレーム構造１６に接続している。モータ及びギアユニット１４の筐体の回転を検出するよう構成された回転センサ１７、描写されている実施態様では、電位差計(potentiometer)が設けられている。回転センサ１７によって生成される検出信号はモータ制御ユニット１８に供給される。モータ制御ユニット１８は、モータ及びギアユニット１４のモータの回転の速度及び方向を制御する。さらに、モータ制御ユニット１８は、必要であれば、Ｘ線源７の垂直動作を能動的に減速するためのブレーキ１９に接続される。ブレーキ１９は、モータ及びギアユニット１４のモータが非活性化されるときに、Ｘ線源７の重力を補償するためにも必要とされる。位置センサとして動作する追加的な電位差計２０が、駆動シャフト１３上に取り付けられている。電位差計２０を用いて、Ｘ線源７の垂直位置を検出し得る。位置センサ２０によって生成される信号も、同様に制御ユニット１８に供給される。回転センサ１７によって生成される回転検出信号及び位置センサ２０の信号に基づき、モータ制御ユニット１８は、Ｘ線源７の所望の垂直動作のための必要な回転速度及び方向を計算し得る。上記に既に記載されたように、２つの力、即ち、１つの方向におけるＸ線源７の（重）力、及び、釣り合いばね１５の弾性力は均衡している。例えばＸ線装置の操作者によってＸ線源７に加えられる手動力のような追加的な外力がＸ線源７に加えられるとき、均衡位置は変化し、ばね１５は、外力の大きさ及び方向に多かれ少なかれ依存して伸張される。この結果、矢印２１によって表示されるように、対応するモータ及びギアユニット１４の回転を引き起こす。次に、モータ及びギアユニット１４の筐体の回転動作は、回転センサ１７を用いて検出され、回転センサは、対応する回転検出信号を生成する。回転検出信号に依存して、モータ制御ユニット１８は、Ｘ線源７が操作者によって所望に上昇さ或いは下降されるよう、モータ及びギアユニット１４を制御する。

図２を参照すると、Ｘ線源７の遠隔的に制御される動作のための本発明の実施態様が記載されている。図１の実施態様に対する主な相違は、追加的な予荷重ばね２２が設けられていることである。モータ及びギアユニット１４は、これらの追加的ばね２２によってばね荷重され、追加的ばねはモータ及びギアユニット１４の均衡角位置を定める。Ｘ線源７の垂直動作は、遠隔制御ユニット２３を用いて遠隔的に制御されるのに対し、モータ及びギアユニット１４の回転方向及び速度は、移動部分７に加えられる如何なる外力とも無関係である。しかしながら、もし追加的な予荷重ばね２２の張力によって事前決定される特定の大きさを超える外力が起こるならば、モータ及びギアユニット１４の筐体の角運動が起こり、次に、それは図２に描写される駆動ユニット１２の回転センサ２４によって検出される。Ｘ線装置の移動する構成素子７上のどこにでも起こる衝突は、このようにして検出される。回転センサ２４は、モータ及びギアユニット１４の筐体が所定の均衡角位置から外れて回転するや否や活性化される簡単なスイッチである。スイッチ２４の信号は、モータ制御ユニット１８に供給され、よって、衝突の場合にシステムを直ちに停止するために使用され得る。

本発明に従ったＸ線装置の構成素子の手動操作動作のための駆動ユニットの実施態様を示す概略図である。 本発明に従った遠隔的に制御される動作の実施態様を示す概略図である。 本発明に従ったＸ線装置を示す概略図である。

符号の説明

１ Ｘ線装置
２ テーブル
３ テーブルトップ
４ 受け口
５ 壁スタンド
６ 受け口
７ Ｘ線源
８ 管クレーン
９ ワイヤロープ
１０ プーリ
１１ 矢印
１２ 駆動ユニット
１３ 駆動シャフト
１４ モータ及びギアユニット
１５ 釣り合いばね
１６ 主フレーム構造
１７ 回転センサ（電位差計）
１８ モータ制御ユニット
１９ ブレーキ
２０ 位置センサ（電位差計）
２１ 矢印
２２ 予荷重ばね
２３ 遠隔制御ユニット
２４ 回転センサ

Claims (9)

1. モータ及びギアユニットと、該モータ及びギアユニットの駆動シャフトの上に取り付けられるプーリと、該プーリの周りに巻回される牽引手段とを含む、診断用Ｘ線装置の構成素子の垂直又は水平動作のための駆動ユニットであり、前記移動されるべき構成素子は、前記牽引手段に取り付けられるか、或いは、当該駆動ユニットと接続される、駆動ユニットであって、
   前記モータ及びギアユニットの筐体は、釣り合いばねの弾性力に抗して、前記駆動シャフトの軸について回転可能であり、回転センサが設けられ、該回転センサは、前記モータ及びギアユニットの筐体の回転を検出し、且つ、対応する回転検出信号を生成するよう構成される、
   駆動ユニット。
2. 前記モータ及びギアユニットの回転可能な筐体は、追加的な予荷重ばねによってさらにばね付勢され、前記モータ及びギアユニットの均衡角位置を定める、請求項１に記載の駆動ユニット。
3. 前記回転センサは、前記モータ及びギアユニットの前記モータの前記筐体の回転の方向及び／又は速度を制御するために、モータ制御ユニットに接続される、請求項１又は２に記載の駆動ユニット。
4. 前記移動されるべき構成素子の位置を検出するために位置センサが設けられ、該位置センサは、前記モータ制御ユニットに接続される、請求項３に記載の駆動ユニット。
5. 前記回転センサは、電位差計である、請求項１乃至４のうちのいずれか１項に記載の駆動ユニット。
6. 前記回転センサは、スイッチである、請求項２乃至４のうちのいずれか１項に記載の駆動ユニット。
7. Ｘ線源と、該Ｘ線源の対面にあるＸ線画像検出器と、前記Ｘ線源又は前記Ｘ線画像検出器の垂直又は水平動作のための少なくとも１つの駆動ユニットとを含むＸ線装置であり、前記駆動ユニットは、モータ及びギアユニットと、該モータ及びギアユニットの駆動シャフトの上に取り付けられるプーリと、該プーリの周りに巻回される牽引手段とを含み、前記Ｘ線源又は前記Ｘ線画像検出器は、前記牽引手段に取り付けられるか、或いは、前記駆動ユニットと接続される、Ｘ線装置であって、
   前記モータ及びギアユニットの筐体は、釣り合いばねの弾性力に抗して前記駆動シャフトの軸について回転可能であるよう、当該Ｘ線装置の主フレームの上に回転可能に取り付けられ、回転センサが設けられ、該回転センサは、前記モータ及びギアユニットの筐体の回転を検出し且つ対応する回転検出信号を生成するよう構成される、
   Ｘ線装置。
8. 前記モータ及びギアユニットの回転可能な筐体は、追加的な予荷重ばねによってさらにばね付勢され、前記モータ及びギアユニットの均衡角位置を定める、請求項７に記載のＸ線装置。
9. 操作者が前記Ｘ線源又はＸ線画像検出器の垂直又は水平動作を遠隔的に制御し得る遠隔制御ユニットによって特徴付けられる、請求項７又は８に記載のＸ線装置。

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