JP5385798B2 - パノラマｘ線装置 - Google Patents

Description

本発明は、撮像ステーションを様々な高さ位置へ運ぶ手段を少なくとも備える、請求項１の前提部分に規定されているパノラマＸ線装置に関する。

歯科用パノラマＸ線撮像は、歯列弓の撮像に適用可能な特定のＸ線撮像方法を意味するものとして一般的に理解されており、この場合歯列弓は、走査動作の間中、ビームを歯列弓と実質的に直角に交わるように配向させたままにすると同時に、放射線源及び画像情報の受信器を撮像対象である被験者に対して回転させることによって、狭い垂直Ｘ線ビームによって走査される。例えば、患者の歯、顎骨及び顎関節並びに口腔及び上顎洞を撮像するのにこの原理に基づいたパノラマＸ線装置が使用される。撮像する場合、装置の患者支持手段及び撮像アーム構造を、患者の高さに対して適切な高さまで駆動する。以下、「撮像ステーション」という用語を使用して、少なくとも撮像アーム構造、Ｘ線源及び画像情報受信手段等の撮像手段、並びに撮像アーム構造を支持し移動させる要素から成る全体のアセンブリを指す。この高さ調節は一般的に、できる限り安全、迅速且つ円滑に行われる。患者の位置決めに長時間かからず、且つ位置決め範囲をどのようなサイズの患者にも十分にすることが目的である。

従来技術の解決策では、単にカウンタウェイト原理に基づいて上記高さ調節を行うパノラマＸ線装置が既知である。この場合、例えば装置の支持ピラーの上端には、垂直方向に移動可能な患者支持体及び撮像アームアセンブリを支持するケーブル又はチェーンのセットが巻き付けられている小さいプーリを回転させるように取り付けられているアクチュエータが取り付けられている。支持ケーブルの第１の端は、垂直方向に移動可能な部分に取り付けられており、第２の端は、その質量が垂直方向に移動可能な部分の質量に対して適切であるように選択されているカウンタウェイトに取り付けられている。そのような機構を駆動するためには低出力アクチュエータで十分である。この理由は、このアクチュエータを実際には慣性力に反作用させるだけでよいためである。しかし、カウンタウェイトが実装されているこのタイプの装置に関連する問題は、カウンタウェイト自身が比較的重いことであり、これが問題なのは、カウンタウェイトが装置の総質量を増加させ費用を嵩ませるためである。さらなる問題は、カウンタウェイトが、例えば自身の高さに起因して、装置の垂直方向の調整を制限することである。したがってこの場合、例えば支持ピラーがより高くなければならず、これはまた総質量を増加させ、支持ピラーの長さに起因して、装置のより大きな搬送用パッケージが必要となり、これは、異なる構成を使用して実施される装置（device）の搬送用パッケージよりも高価であり扱い難い。

患者支持体及び撮像アームアセンブリの高さを調節するための解決策も既知であり、この場合、アクチュエータによって回転され、パノラマ装置内に配置されている長い垂直ねじ付き棒を使用して垂直運動を行う。この際、例えば垂直方向に移動可能な患者支持体及び撮像アームアセンブリを、１つ又は複数の回転不能なナット状要素を用いてパノラマ装置の支持ピラー内に配置される垂直方向に移動不能なねじ付き棒に接続し、それによって、ねじ付き棒がその長手軸を中心にアクチュエータによって回転されると、患者支持体及び撮像アームアセンブリが垂直方向に移動する。ねじ付き棒が移動可能部分に含まれ、ナット状要素が移動不能部分に含まれるのが適当であり得る。これらの従来技術の解決策に関連する問題は、支持ピラーの長さを好適な長さまで短縮したとしても、患者支持体及び撮像アームアセンブリの十分な移動速度を経済的に達成することが困難であることである。十分な速度を達成するために、強力且つ実質的に頑強であり、したがって高価なアクチュエータを使用してねじ付き棒を回転させることが必要となる。このような、高価な制御システムを有するアクチュエータは嵩張り、構成が複雑であると共に重い。

本発明の目的は、上記問題に関する新たなタイプの解決策を提供すること、及び撮像ステーションを様々な高さ位置まで十分迅速に移動させることを依然として可能にしつつも、撮像ステーションの垂直位置を変更する手段が比較的軽量である廉価且つ単純なパノラマＸ線装置を達成することである。さらなる目的は、垂直運動を生み出すアクチュエータの本質的に小さい移動によって、少なくとも撮像ステーションを、高さが異なる患者の撮像に十分である本質的に長い走行距離にわたって移動させる構成体を形成することである。したがって、目的のうちの１つは、例えば、実際には様々なサイズである患者に十分な撮像ステーションの走行距離、すなわち約１メートルの垂直移動を達成することである。本発明のパノラマＸ線装置は、請求項１の特徴部に開示されていることを特徴とする。本発明の特定の他の実施の形態は、他の請求項に開示されていることを特徴とする。

本発明の解決策は、撮像ステーションの十分な垂直運動速度及び十分な垂直方向走行距離を依然として達成しつつも、パノラマＸ線装置の総質量を比較的小さく保つことができるという利点を提供する。さらなる利点は、上述の撮像ステーションの十分な速度及び走行距離を、自身は高速である必要がないアクチュエータを使用して達成し、アクチュエータによって直接生み出される走行距離が、アクチュエータが撮像ステーションを移動させる走行距離ほど長くなくてもよいということである。アクチュータは、必要な出力を生成することができれば十分である。基本的には、迅速な移動を直接生み出すアクチュエータよりも大幅に廉価なこのタイプのアクチュエータは、市場で見つかる。別の利点は、本発明による構成において、垂直方向に移動可能なキャリッジの上縁は、その支持及びガイド構造に応じて、装置の支持ピラーの上端よりもはるかに上の距離まで上昇することができ、例えば輸出パッケージを鑑みて支持ピラーを好適な長さに構成することを可能にし、さらに、垂直運動を生み出す出力手段が、例えば上述の従来技術によるねじ付き棒による解決策ほど強力である必要がないということである。

以下では、実施例及び添付の図面を参照することによって本発明をより詳細に説明する。

本発明の解決策を適用することができる典型的なパノラマＸ線装置の上方斜視図である。 本発明の解決策が適用される別のパノラマＸ線装置の簡略化した正面図である。 本発明の機器による解決策の簡略化した部分切断側面図である。 本発明の機器による解決策の簡略化した部分切断正面図である。

図１は、本発明の解決策を適用することができる１つの典型的なパノラマＸ線装置１を示す。装置の主な部品は、定位置で実質的に不動なままであるように構成されている支持要素２と、撮像ステーション４ａを支持すると共に、垂直方向に移動可能であるように構成されている支持構造体４であり、支持構造体４の移動は支持要素２がガイドする。図１による解決策では、支持要素２は、支持機構３によって床に取り付けられている柱型支持ピラーである。しかし、支持要素２は例えば壁に取り付けてもよい。

垂直方向に移動する支持構造体４は、支持要素２に載り、且つ患者支持体９と、撮像アームアセンブリを少なくとも支持するように構成されている片持ち梁型の要素６とを支えるように取り付けられるフレーム部分５を少なくとも備え、撮像アームアセンブリは、いわゆるＣアーム７と、Ｃアームを支持すると共に移動させる機構８と、Ｘ線放射源１０と、画像情報受信手段１１とを少なくとも備える。加えて、装置は、支持構造体４の垂直運動及び撮像アームアセンブリの移動を制御するのに使用されるユーザインタフェース１２を備える。

図２は、本発明の解決策が適用されるパノラマＸ線装置１の簡略化した正面図である。装置の主な部品及びそれらの機能に関しては、図２に示される解決策は図１に提示されるパノラマＸ線装置と対応する。図２には、支持構造体４のフレーム部分５内に取り付けられており、支持構造体４のフレーム部分５の直線の垂直運動と同時に撮像ステーション４ａの垂直運動を生み出す本発明によるアクチュエータ１５が、分かり易くするために破線で示されている。直線運動を生み出すアクチュエータ１５の構成及び支持要素２の構成は、図３及び図４と関連してより詳細に説明する。支持ピラーとして働く支持要素２の前壁には、実質的に垂直方向に細長い第１のスロット１３が刻み込まれており、該第１のスロット１３を通して、支持構造体４のフレーム部分５が、支持要素２内に設けられている本質的に垂直方向の摺動ガイドレール上で摺動可能に支持される。支持ピラーとして働く支持要素２の前壁にはさらに、実質的に垂直方向に細長い第２のスロット１４が刻み込まれており、該第２のスロット１４を通して、支持構造体４のフレーム部分５内のアクチュエータ１５の下側プーリが、支持要素２内に部分的に配置されるように構成されている。スロット１３及び１４の高さは、支持構造体４のフレーム部分５の垂直運動の範囲の長さと少なくとも実質的に等しい。

図３及び図４は、撮像ステーション４ａを支持する支持構造体４のフレーム部分５がほぼその最も高い位置にある場合の、本発明のパノラマＸ線装置１の上側部分の簡略化した部分切断側面図及び部分切断正面図である。支持構造体４のフレーム部分５は例えば、１つの側壁に解放可能なドア（図示せず）を有する、大抵は密閉型である箱構造体である。図３の、読み手（viewer）に面している箱構造体及び支持要素２の壁、並びに図４の、読み手に面している箱構造体の壁は、よりよく見えるように省いてある。

上述したように、支持構造体４のフレーム部分５は、１つ又は複数の摺動ガイド１７によって、支持要素２内の実質的に垂直方向に摺動するガイドレール１６に摺動可能に支持されている。フレーム部分５の箱構造体内には、直線運動を生み出す前述のアクチュエータ１５が、フレーム部分５の箱構造体と共に垂直方向に移動するように構成されるような方法で取り付けられている。アクチュエータ１５は、電気モータ又は均等物等の動的電力ユニット１８と、電力ユニット１８に対して垂直方向に直線移動する移動要素１９とを少なくとも備え、該移動要素１９の自由下端は、電力ユニット１８から離れる方向及び電力ユニット１８に向かう方向の両方に移動するように構成されており、移動要素は電力ユニットによって駆動される。直線運動を生み出すアクチュエータ１５は好ましくは、例えばスピンドルモータである。

加えて、フレーム部分５の箱構造体内に主に配置されているのは、フレーム部分５の箱構造体に取り付けられている少なくとも上側の第１の方向転換プーリ２０と、リニアアクチュエータ１５の移動要素１９の下端に取り付けられている下側の第２の方向転換プーリ２１と、該方向転換プーリ２０、２１の周りに巻き付くように取り付けられていると共に可撓性の懸架要素２３として機能する懸架ケーブルとを備える伝達機構２８であり、上記懸架要素２３の第１の端は、移動要素１９と共に移動可能であるように、リニアアクチュエータ１５の移動要素１９の下端に配置されている固定要素２６の固定点２４に固定されており、該懸架ケーブル２３の第２の端は、支持要素２の上端にある固定点２５に不動であるように固定されている。このように構成されているため、方向転換プーリ２１及び２２並びに懸架要素２３は、滑車装置型の構造を形成するように取り付けられており、その作用は、アクチュエータ１５の移動要素１９の下端が垂直運動している場合、フレーム部分５の箱構造体の垂直運動の速度及び同時にその走行距離が、上記下端の速度及び走行距離よりも実質的に大きくなるように作用する。これによって、撮像ステーション４ａが垂直運動している間の、支持構造体４の垂直運動の速度は、アクチュエータ１５が伝達機構２８に加える垂直運動の速度よりも実質的に速いということにもなる。したがって、支持構造体４が垂直運動している間の走行距離は、移動要素１９の下端が同時に移動する走行距離よりも実質的に大きい。

固定要素２７によってフレーム部分５の箱構造体に固定されている第１の方向転換プーリ２０には、その中心軸を中心に回転可能であるように軸受が備え付けられており、同様に、固定要素２６によって移動要素１９の下端に固定されている第２の方向転換プーリ２１には、その中心軸２２を中心に回転可能であるように軸受が備え付けられている。懸架要素２３は、その第１の端の固定点２４から第１の方向転換プーリ２０へ上方に延びて、第１の方向転換プーリ２０の上を周って通ってから第２の方向転換プーリ２１へ下り、第２の方向転換プーリ２１の下を周って通って、最終的に支持要素２にあるその第２の端の固定点２５へ上るように構成されている。

第１の方向転換プーリ２０と第２の方向転換プーリ２１との間の距離は、アクチュエータ１５によって、撮像ステーション４ａが垂直運動している間、移動要素１９の下端に取り付けられている第２の方向転換プーリ２１が移動要素１９の自由下端と共に垂直方向に移動するように可変であるように構成されている。第２の方向転換プーリ２１が垂直方向に移動する場合、フレーム部分５の箱構造体の後壁、すなわち支持要素２に面する壁には、本質的に支持要素２のスロット１４と同じ垂直面に配置される実質的に垂直方向の細長いスロット状開口が設けられており、この開口の幅は第２の方向転換プーリ２１の厚さよりも大きいことが好適である。分かり易くするために、この開口は図示していない。第２の方向転換プーリ２１は、方向転換プーリ２１の一部がフレーム部分５の箱構造体内にあり、その一方で方向転換プーリ２１の一部が支持要素２内にあるように位置決めされると共にそのような寸法にされる。したがって第２の方向転換プーリ２１は、フレーム部分５の箱構造体内部から、上述の後壁の開口及びスロット１４を通って支持要素２内へ延びる。

上述の構成の場合、速度及び走行距離の伝達比は１：３である。したがって例えば、移動要素１９の下端が垂直方向に下へ１０ｃｍ移動する場合、支持構造体４のフレーム部分５及び同時に撮像ステーション４ａは、全ての関連する機構、及び支持構造体４と一緒に移動するように構成されている患者支持体９と共に、垂直方向に下へ３０ｃｍ移動する。撮像ステーション４ａに必要とされる約１メートルの上述の移動距離は、本発明の次の構成によって達成される。すなわち、本発明においては、アクチュエータ１５の垂直方向に移動可能な移動要素１９が、自身が約２５ｃｍ〜３５ｃｍ垂直運動し、少なくとも撮像ステーション４ａを、また患者支持体９が支持構造体４と共に移動可能であるように取り付けられている場合には患者支持体も約７５ｃｍ〜１０５ｃｍ垂直方向に移動させ、すなわち、実際的にいかなるサイズの患者も撮像するのに十分移動させるように構成される。伝達比は、懸架ケーブルを方向転換プーリ２０及び２１に巻き付ける回数を増やすことによって容易に変更することができる。例えば、さらに１回多く巻き付けることによって、１：５の伝達比が得られるというように変更することができる。

本発明は上述の例示的な実施形態に限定されず、添付の特許請求の範囲内で変更可能であることが当業者には明らかである。したがって例えば、直線運動を生み出すアクチュエータは、スピンドルモータ以外の異なる作動装置であってもよい。これは、例えば空気圧アクチュエータ若しくは油圧アクチュエータ、又は例えば目的に適したいくつかの他の機械式アクチュエータ若しくは非機械式アクチュエータであり得る。アクチュエータは、実際の検査作業に十分な撮像ステーションの垂直運動の速度及び垂直方向の走行距離を、アクチュエータと併せて伝達機構を使用することによって達成することを可能にするのに十分である力を生成すればよい。

伝達機構の構成及び動作が上記説明とは異なっていてもよいことも当業者には明らかである。したがって、伝達機構は、滑車装置型の構造の代わりに、或る伝達比を生成するいくつかの他の構造であってもよい。

さらに、滑車装置型の構造で用いられるような懸架ケーブルの代わりに、異なる種類のベルト又はチェーンを懸架及び伝達要素として使用することができ、この場合、方向転換プーリも、ケーブルプーリではなく、懸架要素に対応するベルト又はチェーンプーリであることが当業者には明らかである。

さらに、速度及び走行距離の変化の伝達比に関して、伝達比は上述した１：３又は１：５以外であってもよいことが当業者には明らかである。伝達比は１：ｎの範囲内のいかなる比であってもよく、ここでｎは１よりも大きく、好適には例えば２〜７、好ましくは３であり、この場合、いかなるサイズの患者を撮像するにも十分である撮像ステーションの垂直運動の速度／走行距離を提供し、且つ適当な出力及びサイズの廉価なアクチュエータを使用することによって良好な性能を達成することを可能にする、最適な構成が達成される。

Claims (9)

1. 支持要素（２）と、垂直方向に移動可能であるように構成されている患者支持体（９）と、撮像ステーション（４ａ）とを少なくとも備えるとともに、少なくとも前記撮像ステーション（４ａ）を支持するように構成されている支持構造体（４）と、少なくとも前記撮像ステーション（４ａ）を様々な高さ位置へ移動させるため垂直方向の直線運動を生み出すアクチュエータ（１５）とを有するパノラマＸ線装置において、
   前記撮像ステーション（４ａ）の垂直移動の速度／走行距離に影響を与えるとともに、少なくとも前記アクチュエータ（１５）、及び前記支持構造体（４）又は前記支持要素（２）のいずれかに接続されている伝達機構（２８）を備え、前記撮像ステーション（４ａ）の垂直移動の速度／走行距離が、前記アクチュエータ（１５）が前記伝達機構（２８）に加える運動の速度／走行距離よりも実質的に大きくなることを特徴とする、パノラマＸ線装置。
2. 前記伝達機構（２８）は、第１の方向転換プーリ（２０）と、第２の方向転換プーリ（２１）と、該方向転換プーリ（２０、２１）の周りに延びるように構成されている実質的に可撓性の懸架要素（２３）とを少なくとも備える滑車装置型の構造であることを特徴とする、請求項１に記載のパノラマＸ線装置。
3. 前記可撓性の懸架要素（２３）の第１の端は、固定要素（２６）によって前記アクチュエータ（１５）の垂直方向に移動可能な移動要素（１９）に固定されており、前記固定要素（２６）から、前記懸架要素（２３）は前記方向転換プーリ（２０、２１）をそれぞれ少なくとも一度は通り、その後、前記懸架要素（２３）の第２の端は前記支持要素（２）にあるその固定点（２５）まで延びることを特徴とする、請求項１又は２に記載のパノラマＸ線装置。
4. 前記アクチュエータ（１５）は、垂直運動している間に前記支持構造体（４）とともに移動可能であるように該支持構造体（４）に取り付けられていること、及び前記伝達機構（２８）の前記第２の方向転換プーリ（２１）は、前記アクチュエータ（１５）の前記垂直方向に移動可能な移動要素（１９）に取り付けられていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のパノラマＸ線装置。
5. 前記第１の方向転換プーリ（２０）と前記第２の方向転換プーリ（２１）との間の距離は、前記アクチュエータ（１５）によって、前記撮像ステーション（４ａ）が垂直移動している間に可変であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のパノラマＸ線装置。
6. 前記伝達機構は１：ｎの伝達比を有し、ここでｎは１よりも大きく、好適には２〜７であり、好ましくは３であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載のパノラマＸ線装置。
7. 前記アクチュエータ（１５）の前記垂直方向に移動可能な移動要素（１９）は、２５ｃｍ〜３５ｃｍの走行距離範囲の垂直移動を生み出すように構成されており、該垂直移動は、伝達比が１：３である前記伝達機構（２８）によって、少なくとも前記撮像ステーション（４ａ）の前記垂直運動に影響を与えることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載のパノラマＸ線装置。
8. 前記懸架要素（２３）は、ケーブル状、ベルト状又はバンド状の構造であって、前記方向転換プーリ（２０、２１）の構造は前記懸架要素（２３）の構造と適合することを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載のパノラマＸ線装置。
9. 前記アクチュエータ（１５）は、実質的に直線の運動を生み出す、空気圧アクチュエータ、油圧アクチュエータ、又は機械式アクチュエータ若しくは非機械式アクチュエータであることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載のパノラマＸ線装置。

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