JP7292025B2 - Couch device and medical diagnostic system - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、寝台装置及び医用診断システムに関する。 Embodiments of the present invention relate to couch devices and medical diagnostic systems.
X線CTシステム、MRIシステム、核医学診断システム、X線アンギオグラフィシステム等の医用診断システムや、放射線治療システムに代表される治療システムには、寝台装置が設けられることが多い。寝台装置は、一般に患者が載置される天板を有している。天板は、患者を適切に配置すべく、寝台装置の操作者(多くの場合は医師や又は技師)によって操作される。最も原始的な操作は、操作者が天板や天板に設けられたハンドル等に触れ、水平方向に押す又は引くことだが、患者が載置された状態の天板を動かすには、強い力をかける必要がある。これは操作者にとって負担となり得る。 Medical diagnostic systems such as X-ray CT systems, MRI systems, nuclear medicine diagnostic systems, and X-ray angiography systems, and treatment systems typified by radiotherapy systems are often provided with a bed apparatus. A couch device generally has a top board on which a patient is placed. The table is manipulated by the couch operator (often a doctor or technician) to properly position the patient. The most primitive operation is for the operator to touch the top plate or the handle provided on the top plate and push or pull it horizontally, but a strong force is required to move the top plate on which the patient is placed. must be applied. This can be a burden on the operator.
本発明が解決しようとする課題は、天板の移動に係る操作性を向上させることである。 The problem to be solved by the present invention is to improve the operability related to the movement of the table top.
一実施形態によれば、寝台装置は、
被検体を載置する天板と、
前記天板を移動させるために操作者が加えた力を検知するセンサと、
前記力が加えられた時間に応じて前記天板の移動制御の種類を変える制御部と、
を備える。
According to one embodiment, the sleeping apparatus comprises:
a top plate on which the subject is placed;
a sensor that detects force applied by an operator to move the top plate;
a control unit that changes the type of movement control of the top plate according to the time when the force is applied;
Prepare.
以下、図面を参照しながら、本実施形態に係る寝台装置を説明する。なお、以下の説明において、ほぼ同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行うこととする。 A bed device according to this embodiment will be described below with reference to the drawings. In the following description, components having substantially the same functions and configurations are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be given only when necessary.
(第1実施形態)
図1は、一実施形態に係る寝台装置を含む医用診断システムの一例を示す図である。医用診断システム1は、架台装置10と、寝台装置30と、コンソール装置40と、を備えて構成される。一例として、X線CTシステムに含まれる場合について示しているが、本実施形態の寝台装置は、MRIシステム、核医学診断システム、X線アンギオグラフィシステム等の医用診断システムや、放射線治療システムに代表される治療システムに含まれていても良く、操作者(施術者)による手動制御(フリー動作)が可能なものであればどのような形態であっても構わない。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a medical diagnostic system including a couch device according to one embodiment. The medical
架台装置10は、例えば、X線の射出及び検出を行うX線診断システム用の装置であり、X線発生装置11と、X線検出器12と、回転体13と、X線高電圧装置14と、制御装置15と、データ収集回路18と、を備える。上述したように、X線診断システムである必要は無く、寝台装置30、特に、天板33を操作者がフリー動作を行う装置、システムであればよい。
The
X線発生装置11は、例えば、X線高電圧装置14から高電圧の電力供給を受けてフィラメントからターゲットに向けて熱電子を照射するX線管を備え、X線照射を行うX線照射部である。
The
X線検出器12は、例えば、X線管の焦点を中心として1つの円弧に沿ってチャネル方向に複数のX線検出素子が配列されたX線検出素子列を備え、X線発生装置11から照射されて被検体Pを通過したX線を検出し、電気信号へと変換してデータ収集回路18へと出力する。
The
回転体13は、その中心を回転軸として回転自在に支持されており、制御装置15の制御に基づいて回転駆動され、X線発生装置11、X線検出器12を架台装置10及び寝台装置30に対して回転させる。
Rotating
X線高電圧装置14は、トランス等の電気回路を備え、X線発生装置11に印加される高電圧を発生する機能を有する高電圧発生装置と、X線発生装置11が照射するX線に応じた出力電圧の制御を行うX線制御装置を備える。
The X-ray high-
制御装置15は、CPU(Central Processing Unit)等を備える処理回路と、モータ及びアクチュエータ等を備える駆動機構から構成される。制御装置15は、コンソール装置40又は架台装置10に取り付けられた入力インターフェースからの入力信号を受け、架台の動作制御を行う。さらに、制御装置15は、寝台装置30及び天板33を動作させる制御を行う。この制御装置15は、架台装置10に備えられるものではなく、コンソール装置40に備えられてもよく、別の例としては、寝台装置30に備えられてもよい。
The
データ収集回路(DAS:Data Acquisition System)18は、X線検出器12の各X線検出素子から出力される電気信号に対して増幅処理を行う増幅器と、電気信号をデジタル信号に変換するA/D変換器と、を備え、検出データを生成する。データ収集回路18が生成した検出データは、コンソール装置40へと転送される。
A data acquisition system (DAS) 18 includes an amplifier that amplifies electrical signals output from each X-ray detection element of the
コンソール装置40は、メモリ41と、ディスプレイ42と、入力インターフェース43と、処理回路44と、を備える。
メモリ41は、例えば、RAM(Random Access Memory)等により実現され、各種データ及びコンソール装置40を動作させるためのプログラムを格納する。
The
ディスプレイ42は、例えば、液晶ディスプレイ等により実現される表示装置であり、処理回路44によって生成された医用画像や操作者からの各種操作を受け付けるためのGUI(Graphical User Interface)等を出力する。操作者は、例えば、このディスプレイ42に表示されている情報に基づいて、寝台装置30の天板33を操作し、種々の施術を行う。
The
入力インターフェース43は、例えば、キーボード、マウス等により実現され、操作者からの各種入力操作を受け付け、受け付けた入力操作を電気信号に変換して処理回路44に出力する。入力インターフェース43は、例えば、操作中に寝台装置30の天板33を自動的に指定した距離の移動をさせる場合に、距離の指定、動き方等の入力を行う。また、入力インターフェース43から制御装置15による天板33の制御を行うか否かの指定をしてもよい。この場合、ディスプレイ42において、制御を行うか否かのスイッチを用意しておき、当該スイッチを入力インターフェース43でオン/オフできるようにしてもよい。
The
処理回路44は、入力インターフェース43から出力される入力操作の電気信号に応じて、医用診断システム1の全体的な動作を制御する。処理回路44は、例えば、X線CT装置であれば、システム制御機能441と、前処理機能442と、再構成処理機能443と、を備える。各処理機能は、コンピュータによって実行可能なプログラムの形態でメモリ41に格納されている。処理回路44は、プログラムをメモリ41から読み出し、実行することで、各プログラムに対応する機能を実現するプロセッサである。図1においては、単一の処理回路44にて全ての処理機能が実現されていることを示すが、複数の独立したプロセッサを組み合わせて処理回路44を構成し、各プロセッサがプログラムを実行することにより機能を実現してもよい。
The
システム制御機能441は、入力インターフェース43を介して操作者から受け付けた入力操作に基づいて処理回路44の各種機能を制御する。操作者は、入力インターフェース43、システム制御機能441を介して、制御装置15に架台装置10及び寝台装置30の動作を制御する。また、以下の説明におけるモータ等の制御は、このシステム制御機能441が制御装置15を介して制御してもよい。
The
前処理機能442及び再構成処理機能443は、例えば、医用診断システム1がX線CTシステム等である場合に備えられる機能であり、取得した架台装置10において取得された投影データを前処理及び再構成処理を行い、再構成画像を生成する機能である。再構成された画像は、メモリ41に格納されてもよく、操作者は、ディスプレイ42を介してメモリ41に格納されている再構成画像を確認できる。
The
上述した画像は、例えば、寝台装置30に載置された被検体Pについての画像である。例えば、X線を被検体Pに照射することにより撮影された、被検体Pの断面の画像が撮影され、再構成される。
The image described above is, for example, an image of the subject P placed on the
寝台装置30は、このようなスキャン対象の被検体Pを載置、移動させる装置であり、基台31と、寝台駆動装置32と、天板33と、支持フレーム34と、を備える。
The
基台31は、支持フレーム34を鉛直方向に移動可能に支持する筐体である。寝台駆動装置32は、被検体Pが載置された支持フレーム34をその長軸(長手)方向に移動するモータ又はアクチュエータである。支持フレーム34の上面に設けられた天板33は、被検体Pが載置される板である。
The
天板33は、天板33だけを移動させてもよいし、寝台装置30の支持フレーム34ごと移動する方式であってもよい。本実施形態を立体CTに応用する場合には、天板33に相当する患者移動機構を移動する方式であってもよい。
The
架台装置10の撮像系と天板33の位置関係の相対的な変更を伴うスキャン(例えば、位置決めスキャン)を実行する際には、当該位置関係の相対的な変更は天板33の駆動によって行われてもよいし、架台装置10の走行によって行われてもよく、また、それらの複合によって行われてもよい。架台装置10の走行によって行われる場合には、微調整に関する位置決め等を天板33の自動による、又は、操作者の手動による移動で行ってもよい。
When executing a scan (for example, a positioning scan) that involves a relative change in the positional relationship between the imaging system of the
本実施形態においては、寝台装置30において、天板33を手動で制御する場合について、その制御及び動作等について詳しく説明する。
In this embodiment, the control and operation of the
図2は、本実施形態に係る寝台装置30、特に、天板33についてより詳しく示すものである。天板33は、手動で天板33を移動させることを補助するハンドル331を備える。ハンドル331は、図示されたように、天板33の上面に取り付けられていてもよいし、別の例としては、天板33の側面に取り付けられていてもよい。
FIG. 2 shows in more detail the
本実施形態において、支持フレーム34は、ボールねじ341と、カップリング342と、エンコーダプーリ343と、トルクセンサ344と、サーボアンプ345と、モータ346と、ベルト347と、モータプーリ348とを備える。なお、支持フレーム34自体は、図をわかりやすくするために図示されていない。また、支持フレーム34と天板33とが協働して同じように図1に示すZ方向へと移動する場合には、これらの機能は、例えば、基台31に備えられる。別の例として、天板33のZ方向の動きに対して固定されている別の箇所に備えられていてもよい。
In this embodiment, the
ボールねじ341は、天板33をZ方向に移動させるための駆動機構であり、モータ等によりねじ軸に加えられた回転運動を直線運動に変更することにより、天板33においてボールねじ341とかみ合っている部分が水平に移動させる力が作用して天板33をZ方向に移動させる。また、ボールねじ341は、操作者が天板33にZ軸方向に沿って力を加えた場合、このZ軸方向に沿った力をねじの回転の動きへと変換する。図2においては、詳細は省略しているが、ボールねじ341は、一般的なボールねじと同様に、ハウジング、ベースガイドレール、軸受け等必要となるものを備えている。
The
カップリング342は、ボールねじ341に接続されるカップリングであり、一般的なボールねじに備えられるカップリングと同等の動作を行う。すなわち、カップリング342により、エンコーダプーリ343及びモータプーリ348と、ボールねじ341の軸とを結合子、互いに加えられている力を他方へと伝達することを可能とする。また、カップリング342は、互いの軸等に振動がある場合に、この振動を吸収する動作を行ってもよい。このカップリング342には、トルクセンサ344が接続される。
The
エンコーダプーリ343は、ボールねじ341の位置を(例えば、回転角を介して)検知し、電気信号へと変換するエンコーダを備えるプーリであり、カップリング342を介してボールねじ341と接続される。エンコーダは、検出に関しては光学式、磁気式及び電磁誘導式等のいずれの実装であってもよいし、出力に関してはインクリメンタル型及びアブソリュート型のいずれの実装であってもよい。このエンコーダプーリ343は、制御装置15及びサーボアンプ345とも接続され、ボールねじ341の動作を信号へと変換し、制御装置15及びサーボアンプ345へと出力する。必ずしも双方に出力する必要は無く、例えば、サーボアンプ345を介して制御装置15へと接続され、サーボアンプ345により変換された信号が制御装置15へと出力されてもよい。また、機能がサーボアンプ345で閉じている場合には、サーボアンプ345へのみ出力してもよいし、逆に、制御装置15へのみ出力してもよい。
The
トルクセンサ344は、ボールねじ341に生じたトルクを検出し、検出された信号をサーボアンプ345へと出力する。トルクセンサ344は、操作者によって天板33にZ軸に沿って力が加えられた場合に、当該力に対するボールねじ341による静止摩擦力を検出する。より詳しくは、操作者により与えられた力に対するボールねじ341の静止摩擦力を、ボールねじ341により変換された回転運動を感知して、トルクを検出する。検出されたトルクの情報は、サーボアンプ345へと出力される。エンコーダプーリ343と同様に、制御装置15へと出力してもよい。
サーボアンプ345は、エンコーダプーリ343により検出された自動制御時のボールねじ341に掛かっている力、及び、トルクセンサ344により検出された手動制御時のボールねじ341に掛かっている力がフィードバックされ、これらの入力を増幅し、この増幅された信号に応じてモータ346を制御する。単純に入力された信号を増幅してモータ346へと出力するものであってもよい。また、サーボアンプ345は、制御装置15にから制御に関する信号を受信して、モータ346へと当該信号を伝達するものであってもよい。このように、入力信号を増幅するのみならず、モータ346を制御するサーボドライバとして動作してもよい。
The
モータ346は、サーボアンプ345から入力された信号に基づいて、回転運動を行う。回転運動は、ベルト347を介してモータプーリ348へと伝達される。そして、モータプーリ348の回転運動は、カップリング342を介してボールねじ341の回転運動、すなわち、天板33の並進運動へと伝達される。
The
操作者が入力インターフェース43を介して入力した位置に制御したり、自動的に天板33を移動させながら被検体Pのスキャンをしたりする場合、制御装置15からサーボアンプ345へとボールねじ341の回転角、回転速度等をするような信号を伝達して天板33の並進運動が制御される。なお、制御装置15からは、移動距離、移動速度等を伝達してもよく、この場合、サーボアンプ345において回転角、回転速度等へと変換してモータ346を駆動させてもよい。
When controlling to the position input by the operator via the
次に、本実施形態に係る天板33の操作者による手動制御について説明する。天板33の自動制御中の場合、又は、天板33が静止している場合において、操作者が天板33のZ方向に力を加えることにより、天板33は、フリー動作を行う。フリー動作とは、操作者が力を加えることにより、天板33の位置決めを操作者が手動で行う動作のことを言う。
Next, manual control by the operator of the
自動制御状態からフリー動作への切り替えは、操作者が天板33にZ軸方向の力を加えることにより行われる。操作者が天板33にZ軸方向の力を加えると、加えられた力はボールねじ341にトルクを与える。トルクセンサ344は、ボールねじ341に掛かるトルクを検知する。例えば、操作者により加えられた力が天板33をZ軸方向に動かそうとし、この力がボールねじ341により回転運動に変換される。トルクセンサ344は、カップリング342を介してボールねじ341に加えられた力による静止摩擦力を検知すると、その力の大きさをサーボアンプ345へと出力する。
Switching from the automatic control state to the free operation is performed by the operator applying force to the
トルクセンサ344から出力を受けたサーボアンプ345は、ボールねじ341に掛かった静止摩擦力による負荷に対して、当該負荷を打ち消す方向へ回転運動を行うようにモータ346を駆動する。例えば、操作者が天板33をZ軸に沿って図の右方向に力を加えた場合、ボールねじ341には左方向への静止摩擦力が働き、この左方向の力が回転運動に変換されカップリング342を介してトルクセンサ344へと伝達される。
A
トルクセンサは、左方向の静止摩擦力が働いていることをサーボアンプ345へと出力する。サーボアンプ345は、この左方向の静止摩擦力を打ち消すべく回転運動をするようにモータ346を駆動させる。この回転運動は、モータプーリ348及びカップリング342を介してボールねじ341へと伝達され、天板33が右側へ移動する方向への力と変換される。このように、操作者による天板33の手動による移動の負担を低減させる。
The torque sensor outputs to the
モータ346を介した天板33に伝えられる力は、例えば、操作者の負担する力と同等、すなわち、操作者によりボールねじ341に与えられる負荷と同等の力である。このように、操作者の負担する力を打ち消すような力をボールねじ341に与えることにより、操作者が天板33及び被検体Pの重さを感じることなく天板33を移動させることが可能となる。
The force transmitted to the
別の例として、操作者によりボールねじ341に与えられる負荷よりも大きい力としてもよい。この場合、操作者はより軽い力で天板33の移動を行うことが可能となる。さらに別の例としては、操作者によりボールねじ341に与えられる負荷よりも小さい力としてもよい。この場合、操作者に天板33の移動をしていることを自覚させながらも負担を軽減することが可能であるので、天板33の移動による事故等を起こす可能性を抑制することができる。さらには、この負荷に対するモータ346の上記の動作に関する力の大きさを操作者又は管理者等が制御装置15を介して指定できるようにしてもよい。
As another example, the force may be greater than the load applied to the
上述したように、トルクセンサ344が検知したトルクは、サーボアンプ345ではなく、制御装置15へと出力され、制御装置15によりモータ346を駆動する回転速度等の情報に変換してサーボアンプ345へと出力してもよい。また、操作者が天板33に力を加えている間、トルクセンサ344は、天板33とボールねじ341との間に発生する動摩擦力を検知してサーボアンプ345へと出力し、それぞれのタイミングにおいてサーボアンプ345がこの操作者の負担を軽減する力をボールねじ341へと与えるようにモータ346を駆動させてもよい。
As described above, the torque detected by the
図3は、本実施形態の別例に係る天板33等の構成を示す図である。寝台装置30はさらに、クラッチ349Aと、ブレーキ349Bと、を備える。このクラッチ349Aと、ブレーキ349Bは、図に示すように、モータ346と、モータプーリ348との間に備えられ、例えば、制御装置15又はサーボアンプ345と接続される。
FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the
クラッチ349Aは、モータ346とモータプーリ348の連動状態を制御し、モータ346の動力をモータプーリ348へ伝達したり、伝達しなかったりさせる。さらには、モータ346の動力をどの程度モータプーリ348へと伝達するかを切り替えることも可能である。例えば、天板33が静止している状態においては、クラッチにより経路を切断しておくことにより、モータ346とボールねじ341との間を切断し、モータ346が制御外で動いた場合にも事故を防ぐことが可能となる。また、例えば、操作者の手動により天板33が制御される場合において、徐々にクラッチを繋ぐことにより、モータ346によるアシスト機能が突然天板33の移動をさせることを防ぎ、操作感を改善することも可能である。また、モータ346の駆動に対して、伝達するボールねじ341の回転速度等を、必要なトルクに応じて切り替えることも可能である。
ブレーキ349Bは、モータ346の動力をモータプーリ348に伝達するのを停止させる。例えば、エラー発生時、非常時等に、モータ346の駆動によらず、天板33を操作者により手動制御される場合に、アシスト機能が無い状態において手動で制御することを可能とする。この場合クラッチ349Aを同じタイミングで切り離し、モータ346の制御とボールねじ341の移動とを完全に独立して行えるようにしてもよい。逆に、モータ346ではなく、ボールねじ341を停止されるブレーキとして機能してもよい。例えば、モータ346の駆動にエラーが生じた場合には、ボールねじ341にブレーキを掛けることにより、天板33が所定の速度以上にならないようにしたり、天板33の動きを停止されたりしてもよい。
これらのクラッチ349A、ブレーキ349Bはまた、天板33が所定の速度以上にならないように制御してもよい。例えば、アシスト機能により天板33が所定の速度を超えそうである場合には、クラッチ349Aを伝達するトルクが小さくなるように切り替えてもよい。また、別の例として、ブレーキ349Bをカップリング342とモータプーリ348との間に備えておき、各タイミングにおいてエンコーダプーリ343により検出された位置から天板33の速度を求め、制御装置15において当該速度が所定の速度を超えた場合には、所定の速度を超えないようにボールねじ341の回転運動にブレーキを変えるようにしてもよい。
These clutch 349A and brake 349B may also be controlled so that the
クラッチ349A及びブレーキ349Bは、上述したように制御装置15により制御されてもよいし、エンコーダプーリ343により検知された速度、位置等に基づき、サーボアンプ345により制御されてもよい。
The clutch 349A and
図4は、本実施形態に係る操作者が天板33から与えられるトルクの一例を示す図である。実線が本実施形態におけるトルクを示し、破線が比較例を示す。横軸は、操作者が天板33に力を与え始めてからのボールねじ341の回転角を示し、縦軸は、各回転角においてボールねじ341に掛かるトルクを示す。
FIG. 4 is a diagram showing an example of torque applied from the
比較例においては、静止摩擦係数を検知するのではなく、移動を検知してアシスト機能を有効にした場合の例である。比較例では、天板33に操作者から与えられた力をすぐに検知できるわけではないので、ある程度トルクが大きくなってからアシスト機能が働く。一方で、本実施形態によれば、静止摩擦力を検知するため、操作者が力を与えると比較例に比べて早期にモータ346を介したアシスト機能が働くため、ボールねじ341に掛かるトルクが小さいうちにアシスト機能が働き始める。
The comparative example is an example in which the assist function is enabled by detecting the movement instead of detecting the coefficient of static friction. In the comparative example, since the force applied by the operator to the
さらに、早期にアシスト機能が働き始めるため、その後の力も比較例と比べてより小さくすることができる。これは、操作者による操作感を比較例よりも変化せずに、モータ346の駆動により相殺させることが可能となるからである。比較例においては、天板33が動き始めてから力が検知されてアシスト機能の準備がされるため、本実施形態に示すようにトルクを小さくすると、操作感が天板33の動き始めるまで及び動き始めと比べて大きく変化してしまうため、安全性の面から得策ではない。
Furthermore, since the assist function starts working early, the force after that can be made smaller than in the comparative example. This is because the driving of the
以上のように、本実施形態によれば、ボールねじ341に掛かる静止摩擦力をトルクセンサ344で検知することにより、天板33が移動し始める前にモータ346を駆動させることが可能となり、操作者が力を加え始めてから早い段階、すなわち、天板33が動き始める前、又は、天板33の動き始めとほぼ同じタイミングで操作者の負担を軽減させることが可能となる。早期にアシスト機能を働かせることにより、操作感を大きく変化させることなく、操作性のよい状態で、より小さな力を加えることにより天板33を手動制御することが可能となる。
As described above, according to this embodiment, by detecting the static frictional force acting on the
(第2実施形態)
トルクセンサ344は、ボールねじ341とモータプーリ348との間ではなく、ボールねじ341と一体化することも可能である。第2実施形態では、磁歪線を用いたボールねじ341と一体化しているトルクセンサについて説明する。
(Second embodiment)
図5は、磁歪線344Aを備えるボールねじ341と、コイルとを用いたトルクセンサ344を示す図である。図6は、図5に示す磁歪線344Aを備えるボールねじ341とコイル344Bとの設置例を示す図である。磁歪線344A及びコイル344Bによりトルクセンサ344が形成される。
FIG. 5 shows a
図6に示すように、ボールねじ341のねじ部分に磁歪線344Aを備えていてもよい。例えば、磁歪線344Aは、ボールねじ341の一部に備えられ、当該磁歪線344Aの部分に歪みを生じると、ボールねじ341に沿って磁界を発生させる。発生する磁界の大きさは、与えられるトルクの大きさにより変化する。この磁界の発生によりコイル344Bを備えるトルクセンサ344に電流が流れる。コイル344Bに流れる電流も、発生した磁界の大きさによる磁束密度の変化に伴い変化する。この電流を検知することにより、ボールねじ341にトルクが生じたこと、及び、生じたトルクの大きさを検知することが可能となる。この場合、コイル344Bは、例えば、制御装置15と接続され、制御装置15によりコイル344Bが出力した電流を信号に変換し、サーボアンプ345を介してモータ346を駆動させる。
As shown in FIG. 6, the screw portion of the
以上のように、本実施形態によっても、操作者が天板33に力を加えはじめることによりボールねじ341にトルクが生じたタイミングでコイル344Bがトルクを検知する。この結果、前述した実施形態と同様に、操作者の天板33を動かす負担を軽減することが可能となる。さらに、本実施形態によれば、トルクセンサ344をボールねじ341と一体化することが可能となるので、省スペース化も図ることが可能となり、併せて、非接触でセンサとして機能することが可能であるので、触覚センサ等に比べて部品の消耗も抑制することが可能となる。
As described above, according to this embodiment as well, the
(第3実施形態)
前述した各実施形態では、天板33に与えられた力を検知するセンサとしてトルクセンサを用いたが、これには限られない。第3実施形態では、トルクセンサではなく、ロードセンサ(負荷センサ)を用いた例について説明する。
(Third Embodiment)
In each embodiment described above, a torque sensor is used as a sensor for detecting the force applied to the
図7は、本実施形態に係るセンサを含む天板33の一例を示す図である。前述した各実施形態とは異なり、ハンドル331は、天板33にハンドル331を固定するハンドル固定部333との間に、ロードセンサ332を備える。
FIG. 7 is a diagram showing an example of the
ロードセンサ332は、ハンドル331に与えられたZ軸方向の力、及び、ハンドル331に与えられたY軸方向の力のうち、少なくとも1つを検知する。ロードセンサ332は、例えば、サーボアンプ345又は制御装置15と接続され、検知された力の大きさをサーボアンプ345又は制御装置15へと出力する。
The
例えば、ロードセンサ332は、ハンドル331に与えられた力のうち、Z軸方向に平行な力を検出する。検出された力に基づいて、前述した実施形態と同様のモータ346の制御を行うことにより、操作感を失うことなく天板33を手動制御する場合における操作者の負担を軽減することが可能となる。
For example, the
以上のように、トルクセンサではなく、ロードセンサ332を用いることにより、前述した実施形態と同様に、天板33が動き始める前から天板33に加えられた力を検出することができ、操作者にとってより操作感、安全性の高いアシスト機能を実現することが可能となる。
As described above, by using the
図8は、図7のA-A断面概略図であり、寝台装置30を、図2等と同じ断面により示した概略図である。この図8に示すように、ロードセンサ332は、ハンドル331の接続面とその軸をずらしていてもよい。本実施形態では、ロードセンサ332が、天板33の長手方向に平行なZ軸方向の力を検出する場合について説明しているが、Z軸方向以外の方向の力、例えば天板33に垂直なY軸方向の力を検出しても良い。
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view taken along line AA of FIG. 7, and is a schematic view showing the
この場合、ハンドル331が下に押し下げられることにより、ロードセンサ332は、操作者が天板33を図8における左方向に動かそうとし、ハンドル331が上に引き上げられることにより、右方向に動かそうとしていることを検知してもよい。制御装置15又はサーボアンプ345は、この検知した方向に応じて、モータ346の回転方向を変更して、アシストを開始する。
In this case, when the
操作者は、天板33を左に移動させたい場合には、ハンドル331を下に押し込むようにして、まず、モータ346を駆動させ、天板33を左に移動させる。ロードセンサ332によりZ軸に与えられた圧縮力を検出して、天板33を移動させる。この場合、操作者は、ハンドル331を下方向に押し込むことにより、天板33をZ軸に沿って移動させることが可能となる。
When the operator wants to move the
天板33を右に動かしたい場合には、上記と逆の動きをする。すなわち、操作者は、ハンドル331を上に引き上げることにより、モータ346にアシスト機能を駆動させることが可能となる。
When it is desired to move the
以上のように、ハンドル331の動きを検知するように備えられたロードセンサ332を用いることにより、操作者のより自然な動きに基づいたアシスト機能を発揮させることも可能である。ハンドル331の実装位置によっては、Y軸方向の力の方向と天板33の動きの方向は逆であってもよい。
As described above, by using the
なお、図8に示すように、ロードセンサ332と、トルクセンサ344とがともに実装されていてもよく、この場合、ロードセンサ332と、トルクセンサ344とが出力した各々の信号に基づいてアシストの制御が行われてもよい。これには限られず、トルクセンサ344を無くして、ロードセンサ332だけにより制御されるものであってもよい。この場合、別の例として、Y軸方向下向きに力を加え、その後に左に手動制御することによりアシスト機能が有効化された状態で天板33を手動制御することが可能となるようにしてもよい。さらには、ハンドル331を下に押し込む、かつ、天板33を左に動かすように力を加えてもよい。このような場合、ロードセンサ332は、Y軸方向の力だけではなく、Z軸方向の力をも検知してもよい。このように、Y軸方向だけの力を検出して天板33を移動させてもよいし、さらにZ軸方向の力を考慮するようにしてもよい。
As shown in FIG. 8, both the
(変形例)
以下、制御について種々の変形例を説明する。制御は、制御装置15が制御部として機能する形態について説明するが、前述した各実施形態と同様に、サーボアンプ345等が制御部として機能してもよい。
(Modification)
Various modifications of the control will be described below. As for control, a form in which the
図7に示すように、ハンドル331は、スイッチ335を備えていてもよい。このスイッチ335は、手動操作を行う場合に明示してオンされることによりアシスト機能を発揮することができるスイッチである。例えば、スイッチ335がオフにされている状態においては、天板33は、手動制御をすることができずに静止した状態であるように制御される。スイッチ335がオンにされて状態で、前述した実施形態と同様に、サーボアンプ345、モータ346等が機能し、手動制御をアシストする。
As shown in FIG. 7, handle 331 may include
以上のように、操作者が明示的に手動操作をするか否かを指示するスイッチ335を備えていてもよい。このように実装することにより、天板33に接触したけれども天板33を動かしたくない場合等に、手動による制御を抑制することが可能となる。なお、図7においては、ハンドル331のループの外側に備えられているが、ハンドル331のループの内側に備えられていてもよい。さらに、手でスイッチ335をオン/オフするものではなく、例えば、天板33上にスイッチが実装されてもよいし、寝台装置30の下部に備えられるフットペダル等によりスイッチが実装されてもよい。
As described above, the
操作者が、明示的に天板33の動きをより細かく制御できる機能を有していてもよい。制御装置15は、操作者により与えられた力をトルクセンサ344、又は、ロードセンサ332を介して検知するが、与えられた力が瞬間的である場合には、単位制御量だけ移動させる制御を行ってもよい。ここで、瞬間的とは、例えば、ハンドル331又は天板33を動かしたい方向にたたくように接触することを言う。所定の閾値より短い時間の力の与え方であるか否か等により判断してもよい。操作者により与えられた力が継続的である場合には、前述の各実施形態に示すようにアシスト機能を有効にしてもよい。
The operator may have a function to explicitly control the movement of the
例えば、制御装置15は、天板33に操作者により与えられた力が第1の閾値よりも小さい場合に、与えられた力の方向に単位量だけ動かすように、モータ346を回転させ、ボールねじ341等を動かすことにより天板33を移動させる第1の制御を行ってもよい。第1の閾値とは、例えば、100msといった時間である。また、単位量とは、例えば、1mmといった距離である。これらの数値は、あくまで一例として示したものであり、これらには限られず、さらに、設計者、管理者、又は、操作者等のユーザが適宜変更できるものであってもよい。
For example, when the force applied by the operator to
一方で、制御装置15に与えられた力が第1の閾値よりも大きい場合に、操作者の負担を低減させる前述の各実施形態に記載したアシスト制御を行う第2の制御をおこなってもよい。
On the other hand, when the force applied to the
以上のように、操作者が瞬間的に力を加えるか、継続的に力を加えるかにより第1の制御と第2の制御とを切り替えてもよい。このように制御を切り替えることにより、例えば、自動的に指定した位置に制御装置15により天板33が移動した後に、操作者により継続的に力が与えられて第2の制御により位置を調整し、さらに、瞬間的に力が与えられることにより第1の制御により詳細な位置の微調整を行うといったように、より制御の正確性を高めることが可能となる。
As described above, the first control and the second control may be switched depending on whether the operator applies force momentarily or continuously. By switching the control in this way, for example, after the
上記では、時間的な制御を説明したが、力の大きさにより制御を分けてもよい。例えば、制御装置15は、操作者から天板33に与えられた力が第2の閾値よりも小さい場合には、天板33の手動制御を行わないようにしてもよい。このように制御することにより、操作者の身体が天板33に触れてしまった等の天板33を移動させるためではない力に対しては、上記の第1の制御、又は、第2の制御を行わない制御をすることが可能となる。これにより、天板33の誤動作を抑制することができる。
Although temporal control has been described above, control may be divided according to the magnitude of the force. For example, the
上述の第1の制御と第2の制御とを連続的に行ってもよい。例えば、第1の閾値よりも長い間操作者により天板33に力が与えられ、与えられた力が第3の閾値よりも大きい場合には、第1の制御を実行した後に、第2の制御を実行してもよい。このように、動き始めにおいて単位量動かすことにより、操作者は、動き始めを感知することができるとともに、第2の制御だけを行う場合と比較して、天板33の微調整を行いやすくなる。
The above-described first control and second control may be performed continuously. For example, if the operator applies a force to the
上記の時間及び力に関する変形例は、さらに別の例として、検知した天板33に操作者により与えられた力の最大値と、力積又は仕事量に基づいて制御を切り替えるものであってもよい。
As another example, the above-described modified examples related to time and force may switch control based on the maximum value of the force applied by the operator to the
制御装置15は、天板33が第2の制御中に、所定の速度以上にならないように制御してもよい。このようにすることで、天板33の動きが速くなりすぎるのを抑制し、より安定した制御を行うことが可能となる。また、動きが速くなりすぎた場合において天板33を急停止させた場合等に、操作者及び被検体Pにけがを負わせるといった事故を防止することができる。
The
同様に、制御装置15は、制御に関するエラーを検知した場合に、天板33を急停止しないようにフリーランさせてもよい。この場合、天板33の移動の限界領域付近において摩擦が徐々に大きくなるようにして自然に停止するようにしてもよい。さらに、急停止しないように、動いている方向と逆方向に作用するトルクを徐々に与えるようにして、天板33の速度又は加速度を急激に変化させることなく、天板33を停止させるように制御してもよい。このように制御することにより被検体Pはもちろん、天板33が急停止することによる操作者の骨折等のけがを回避することが可能となる。
Similarly, when the
なお、第2の閾値、第3の閾値についても、第1の閾値と同様に、適宜ユーザにより設定されるものであってもよい。また、上記において、「より大きい」、「より小さい」といった比較の表現は、適宜「以上」、「以下」と読み替えることが可能であることに理解されたい。 Note that the second threshold and the third threshold may also be appropriately set by the user in the same manner as the first threshold. Also, in the above, it should be understood that the comparative expressions such as “larger” and “smaller” can be read as “greater than” and “less than” as appropriate.
示された各図のように配置することにより、天板33のY方向において下方に、これらの機構を備えることにより、天板33の長手方向に寝台装置30を延ばすこと無く上述した実施形態を実装することが可能となり、医用診断システム1の設置スペースを削減することができる。天板33に対して各機構が大きく図示されているがこれは説明をわかりやすくするために示したものであり、各種モータ、プーリ等の大きさは、天板33の下方に収まるように支持フレーム34内に備えられる。
By arranging them as shown in the drawings, by providing these mechanisms below the
また、上記の説明で参照した図にように、エンコーダプーリ343、モータプーリ348、ボールねじ341が同じ軸にあり、モータ346、サーボアンプ345は、ベルト347等を介して別の軸に備えられる必要は無く、実装方法はこれには限られない。例えば、これらのモジュールは、全てボールねじ341と同じ軸にあってもよい。このような場合においても、ボールねじ341の設置位置等により、天板33の長手方向に対してのスペースを確保する必要を無くすことも可能である。
Also, as shown in the drawings referred to in the above description, the
以上、いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例としてのみ提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図したものではない。本明細書で説明した新規な装置及び方法は、その他の様々な形態で実施することができる。また、本明細書で説明した装置及び方法の形態に対し、発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の省略、置換、変更を行うことができる。添付の特許請求の範囲及びこれに均等な範囲は、発明の範囲や養子に含まれるこのような形態や変形例を含むように意図されている。 Although several embodiments have been described above, these embodiments are presented by way of example only and are not intended to limit the scope of the invention. The novel apparatus and methods described herein can be embodied in many other forms. In addition, various omissions, substitutions, and alterations may be made to the forms of the apparatus and methods described herein without departing from the spirit of the invention. The appended claims and their equivalents are intended to cover such forms and variations that fall within the scope and scope of the invention.
例えば、天板33を並進移動させる機能は、ボールねじ341により実装されていたが、これには限られない。リニアサーボモータを搭載したリニアステージ型であってもよいし、ベルト型のものであってもよい。これらの場合、モータは、図1に示すX方向に軸を有するものであってもよい。また、いずれの場合においても、静止摩擦力を検知するように、トルクセンサ344、又は、ロードセンサ332を備えることにより、同様の効果を得ることが可能である。さらに、ハンドル331の実装位置は、天板33の上面であるとしたがこれには限られず、天板33の側面にあるものであってもよいし、ハンドル331が存在せず、天板33の上面又は側面において操作者が力を直接与える実装であってもよい。
For example, the function of translating the
1:医用診断システム、10:架台装置、11:X線発生装置、12:X線検出器、13:回転体、14:X線高電圧装置、15:制御装置、18:データ収集回路、30:寝台装置、31:基台、32:寝台駆動装置、33:天板、331:ハンドル、332:ロードセンサ、333:ハンドル固定部、335:スイッチ、34:支持フレーム、341:ボールねじ、342:カップリング、343:エンコーダプーリ、344:トルクセンサ、344A:磁歪線、344B:コイル、345:サーボアンプ、346:モータ、347:ベルト、348:モータプーリ、349A:クラッチ、349B:ブレーキ、40:コンソール装置、41:メモリ、42:ディスプレイ、43:入力インターフェース、44:処理回路、441:システム制御機能、442:前処理機能、443:再構成処理機能
1: medical diagnostic system, 10: gantry, 11: X-ray generator, 12: X-ray detector, 13: rotating body, 14: X-ray high voltage device, 15: controller, 18: data acquisition circuit, 30 : bed device, 31: base, 32: bed driving device, 33: top plate, 331: handle, 332: load sensor, 333: handle fixing part, 335: switch, 34: support frame, 341: ball screw, 342 : Coupling 343: Encoder pulley 344: Torque sensor 344A: Magnetostrictive wire 344B: Coil 345: Servo amplifier 346: Motor 347: Belt 348:
Claims (17)
前記天板を移動させるために操作者が前記天板に対して加えた力を検知するセンサと、
前記力が加えられた時間に応じて前記天板の移動制御の種類を変える制御部と、
を備えた寝台装置。 a top plate on which the subject is placed;
a sensor that detects force applied to the top plate by an operator to move the top plate;
a control unit that changes the type of movement control of the top plate according to the time when the force is applied;
A sleeping device with a
前記センサは、前記力として、前記モータ及び前記天板に連動するボールねじに掛かるトルクを検知する、請求項1乃至請求項7のいずれか1つに記載の寝台装置。 A motor driven by the movement control,
The bed apparatus according to any one of claims 1 to 7, wherein said sensor detects, as said force, torque applied to a ball screw interlocking with said motor and said top plate.
り替えるクラッチを備える、請求項8に記載の寝台装置。 9. The bed apparatus according to claim 8, further comprising a clutch that switches a state of interlocking between the motor and the ball screw according to the force detected by the sensor.
前記天板を移動させるために操作者から前記天板に対して加えられた力を検知するセンサと、
前記力の検知に応じて、前記力により生じる前記操作者への負担を低減させる制御を行う制御部と、
前記制御により駆動するモータと、
前記モータ及び前記天板に連動するボールねじと、
を備え、
前記センサは、前記ボールねじに掛かるトルクを検知する、
寝台装置。 a top plate on which the subject is placed;
a sensor that detects a force applied by an operator to the top plate to move the top plate;
a control unit that performs control to reduce the burden on the operator caused by the force in response to the detection of the force;
a motor driven by the control;
a ball screw that interlocks with the motor and the top plate;
with
wherein the sensor detects torque applied to the ball screw;
sleeping device.
前記センサは、前記磁歪線による磁界の発生を検出するコイルを備え、前記コイルの出力に応じて前記ボールねじに掛かるトルクを検知する、
請求項12に記載の寝台装置。 the ball screw comprises a magnetostrictive wire,
The sensor includes a coil that detects the generation of a magnetic field by the magnetostrictive wire, and detects the torque applied to the ball screw according to the output of the coil.
13. A couch apparatus according to claim 12.
前記天板を移動させるために操作者から前記天板に対して加えられた少なくとも天板の上面に垂直な方向の力を検知するセンサと、
前記力の検知に応じて、前記力により生じる前記操作者への負担を低減させる制御を行う制御部と、
前記天板に設けられ、前記操作者により操作されるハンドルと、
を備え、
前記センサは、前記ハンドルに掛かる負荷を検知する、
寝台装置。 a top plate on which the subject is placed;
a sensor for detecting a force applied by an operator to the top plate in order to move the top plate , at least in a direction perpendicular to the upper surface of the top plate ;
a control unit that performs control to reduce the burden on the operator caused by the force in response to the detection of the force;
a handle provided on the top plate and operated by the operator;
with
the sensor detects a load applied to the handle;
sleeping device.
前記天板を移動させるために操作者が加えた力を検知するセンサと、
前記力が加えられた時間に応じて前記天板の移動制御の種類を変える制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記力が瞬間的である場合、前記天板を単位量だけ移動させる第1の制御を行い、前記力が継続的である場合、前記力により生じる前記操作者への負担を低減させる第2の制御を行う、
寝台装置。 a top plate on which the subject is placed;
a sensor that detects force applied by an operator to move the top plate;
a control unit that changes the type of movement control of the top plate according to the time when the force is applied;
with
When the force is instantaneous, the control unit performs a first control to move the tabletop by a unit amount, and when the force is continuous, the operator is relieved of the burden caused by the force. perform a second control to reduce
sleeping device.
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