用于醫(yī)療技術(shù)設(shè)備電動運(yùn)動支持的裝置和方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于醫(yī)療技術(shù)設(shè)備（1）的可手動運(yùn)動的構(gòu)件（5、7、9、18）電動運(yùn)動支持的裝置。所述裝置包括至少一個扭矩傳感器（14），扭矩傳感器安裝在醫(yī)療技術(shù)設(shè)備（1）可運(yùn)動構(gòu)件（5、7、9、18）的傳動段（17）內(nèi)。扭矩傳感器（14）檢測在靜止時和在運(yùn)動時在傳動段（17）內(nèi)出現(xiàn)的力矩。通過分析單元（16）可以比較由扭矩傳感器（14）檢測的扭矩與可預(yù)定的第一閾值。在這里，第一閾值根據(jù)可運(yùn)動構(gòu)件（5、7、9、18）可能的位置規(guī)定。所述裝置包括一個驅(qū)動單元（13），當(dāng)超過第一閾值時，通過它可以電動支持傳動段（17）的驅(qū)動。由此可有利地實(shí)施醫(yī)療技術(shù)設(shè)備（1）可運(yùn)動構(gòu)件（5、7、9、18）電動支持地運(yùn)動和定位。
【專利說明】用于醫(yī)療技術(shù)設(shè)備電動運(yùn)動支持的裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種對醫(yī)療技術(shù)設(shè)備可手動運(yùn)動的構(gòu)件進(jìn)行電動運(yùn)動支持的裝置以及相關(guān)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]X射線成像設(shè)備協(xié)助主治醫(yī)師診斷和治療病人的疾病。所述設(shè)備通常有多個電驅(qū)動的運(yùn)動軸，它們可以在空間三維移動和定位重要的設(shè)備構(gòu)件，例如X射線放射源、X射線探測器或病人臥榻的臺面板。因?yàn)樵O(shè)備構(gòu)件大多有比較大的質(zhì)量慣性，所以在已知的X射線成像設(shè)備中使用伺服電動機(jī)，為的是增大由操作者例如通過在設(shè)備構(gòu)件上的操作手柄傳入的力，使設(shè)備構(gòu)件可以不費(fèi)勁和無需用大的力量在空間移動和定位。
[0003]DE4433036A1介紹了一種具有X射線瞄準(zhǔn)器的X射線診查設(shè)備，X射線瞄準(zhǔn)器含有X射線探測器和用于將X射線探測器接收的X射線圖像變換并顯示在監(jiān)測器上的X射線放射源，以及與可在病人臥榻下面移動的X射線放射源耦合。X射線瞄準(zhǔn)器包括操作手柄并可通過它沿至少兩個不同的空間方向移動，其中，降涉及操作手柄的多個傳感器配置為，在沿至少四個可能的運(yùn)動方向中任何一個給操作手柄加力時，總是激活另一個分別由至少兩個傳感器組成的傳感器組。
[0004]在文件DE10347738B4中介紹了一種可電動調(diào)整的X射線設(shè)備，包括具有兩個自由度的、可電動支持地調(diào)整的C形弓架。在這里，X射線設(shè)備包括用于檢測為了調(diào)整C形弓架由操作者施加的力的承力裝置，其中，承力裝置檢測力的多個方向分量并與分析單元配合作用，通過分析單元，根據(jù)力方向分量的分配，可以調(diào)整C形弓架沿各個自由度不同程度的電動支持。在存儲器內(nèi)，儲存涉及C形弓架沿不同自由度的電動支持可借助力方向分量的分配選擇的特征線。
[0005]DE4237013A1也介紹了一種X射線設(shè)備，包括用于檢測為了調(diào)整所設(shè)置的C形弓架由操作者施加的力的承力裝置。為了選擇和選出C形弓架的可調(diào)整的軸，設(shè)置多個隨C形弓架運(yùn)動的按鍵，在這里操作者得到的印象是，他所運(yùn)動的是質(zhì)量或慣性矩非常小的X射線設(shè)備。雖然C形弓架的由此提供的伺服支持允許用小的操縱力調(diào)整，然而正是C形弓架的這種靈活性帶來以非擬定的方式調(diào)整的危險。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供醫(yī)療技術(shù)設(shè)備可手動運(yùn)動的構(gòu)件另一種電動運(yùn)動支持的裝置以及其調(diào) 整方法。
[0007]上述技術(shù)問題通過一種用于醫(yī)療技術(shù)設(shè)備的可手動運(yùn)動的構(gòu)件電動運(yùn)動支持的裝置得以解決。所述裝置包括至少一個安裝在傳動段內(nèi)的扭矩傳感器和一個分析單元，通過該分析單元對由所述扭矩傳感器檢測的扭矩與可預(yù)定的、取決于位置的第一閾值進(jìn)行比較，以及所述裝置還包括一個驅(qū)動單元，當(dāng)超過所述第一閾值時，通過該驅(qū)動單元可以電動支持所述傳動段的驅(qū)動。[0008]本發(fā)明要求保護(hù)一種醫(yī)療技術(shù)設(shè)備可手動運(yùn)動的構(gòu)件電動運(yùn)動支持的裝置。所述裝置包括至少一個扭矩傳感器，它安裝在醫(yī)療技術(shù)設(shè)備可運(yùn)動構(gòu)件的傳動段內(nèi)。扭矩傳感器檢測在靜止時和在運(yùn)動時在傳動段內(nèi)出現(xiàn)的力矩。通過分析單元可以比較由扭矩傳感器檢測的扭矩與可預(yù)定的第一閾值。在這里，第一閾值根據(jù)可運(yùn)動的構(gòu)件可能的位置規(guī)定。所述裝置包括一個驅(qū)動單元，當(dāng)超過第一閾值時，通過它可以電動支持傳動段的驅(qū)動。由此可有利地實(shí)施對醫(yī)療技術(shù)設(shè)備可運(yùn)動構(gòu)件電動支持地運(yùn)動和定位。
[0009]按本發(fā)明的一種擴(kuò)展設(shè)計(jì)，分析單元可以設(shè)計(jì)為，能比較檢測的扭矩與可預(yù)定的第二閾值。在這里，第二閾值根據(jù)可運(yùn)動的構(gòu)件可能的位置規(guī)定。此外，驅(qū)動單元設(shè)計(jì)為，當(dāng)?shù)陀诘诙撝禃r，終止電動支持傳動段的驅(qū)動。其中，所述第二閾值大于第一閾值。因此，通過第二閾值可以控制為，當(dāng)構(gòu)件到達(dá)目標(biāo)位置并不再在構(gòu)件上手動加力時，終止電動支持構(gòu)件的運(yùn)動。
[0010]按另一種實(shí)施形式，分析單元可以設(shè)計(jì)為，能比較檢測的扭矩與可預(yù)定的第三閾值。在這里，第三閾值根據(jù)可運(yùn)動的構(gòu)件可能的位置規(guī)定。以及，驅(qū)動單元設(shè)計(jì)為，當(dāng)超過第三閾值時，可以電動停止運(yùn)動。因此，通過第三閾值可以有利地控制為，在其運(yùn)動得到電動支持的構(gòu)件與障礙，例如醫(yī)療技術(shù)設(shè)備的壁或其他構(gòu)件，發(fā)生沖突時，可以電動停止運(yùn)動。
[0011]此外，本發(fā)明要求保護(hù)一種用于對醫(yī)療技術(shù)設(shè)備可手動運(yùn)動的構(gòu)件電動運(yùn)動支持的方法。在方法的第一個步驟中，檢測傳動段內(nèi)的扭矩。接著將檢測的扭矩與可預(yù)定的第一閾值進(jìn)行比較。在這里，第一閾值根據(jù)可運(yùn)動的構(gòu)件可能的位置規(guī)定。若檢測的扭矩超過第一閾值，則實(shí)施電動支持傳動段的驅(qū)動。
[0012]此外，可以比較檢測的扭矩與可預(yù)定的第二閾值。在這里，第二閾值根據(jù)可運(yùn)動的構(gòu)件可能的位置規(guī)定。以及，所述第二閾值大于第一閾值。當(dāng)?shù)陀诘诙撝禃r，終止電動支持傳動段的驅(qū)動。
[0013]有利地，可以比較檢測的扭矩與可預(yù)定的第三閾值。在這里，第三閾值根據(jù)可運(yùn)動的構(gòu)件可能的位置規(guī)定。當(dāng)超過第三閾值時，實(shí)施電動停止運(yùn)動。
[0014]本發(fā)明還要求保護(hù)一種用上述按本發(fā)明的設(shè)備確定扭矩的方法。其中，在第一個步驟中確定傳動段基于彈性變形的角度改變。接著通過角度改變與傳動段的扭轉(zhuǎn)彈性系數(shù)相乘來確定扭矩，其中，傳動段的扭轉(zhuǎn)彈性系數(shù)事先通過測量技術(shù)確定。由此，可有利地作為利用扭矩傳感器的替代方式，根據(jù)傳動段的彈性變形，算出在傳動段上出現(xiàn)的扭矩。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]由下面借助示意圖對多種實(shí)施例的說明中，可以清楚看出本發(fā)明的其他特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)。
[0016]其中:
[0017]圖1表示包括多個可轉(zhuǎn)動構(gòu)件的C形弓架X射線設(shè)備的透視圖；
[0018]圖2表示具有驅(qū)動單元和扭矩傳感器的可轉(zhuǎn)動構(gòu)件的原理圖；
[0019]圖3表示當(dāng)傳動段扭轉(zhuǎn)時通過確定可轉(zhuǎn)動構(gòu)件的傳動段的角度改變來測量扭矩的裝置；以及
[0020]圖4表示對可手動運(yùn)動的構(gòu)件電動運(yùn)動支持的方法流程圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0021]圖1表示包括多個可轉(zhuǎn)動構(gòu)件的C形弓架X射線設(shè)備的透視圖。C形弓架X射線設(shè)備I包括C形弓架2，C形弓架具有X射線放射源3和X射線探測器4。C形弓架2固定在支架5上，支架5可圍繞第一水平旋轉(zhuǎn)軸6旋轉(zhuǎn)地與支柱7連接。支柱7可繞第二垂直旋轉(zhuǎn)軸8旋轉(zhuǎn)地安裝在旋轉(zhuǎn)臂9的一端上。旋轉(zhuǎn)臂9在其對置端可繞第三垂直旋轉(zhuǎn)軸10旋轉(zhuǎn)地安裝在基軸11上，基軸11不能運(yùn)動地安放在底板12上。支架5繞第一旋轉(zhuǎn)軸6的旋轉(zhuǎn)、支柱7繞第二旋轉(zhuǎn)軸8的旋轉(zhuǎn)、以及旋轉(zhuǎn)臂9繞第三旋轉(zhuǎn)軸10的旋轉(zhuǎn)，按選擇可以手動、電動或手動加電動支持地進(jìn)行。在這里，電動運(yùn)動借助圖中沒有表示的分別由包括傳動裝置的電動機(jī)與傳動段組成的驅(qū)動單元實(shí)現(xiàn)。為了檢測各旋轉(zhuǎn)軸6、8、10上的扭矩，在驅(qū)動單元與可轉(zhuǎn)動的構(gòu)件5、7、9之間設(shè)置圖中沒有表示的扭矩傳感器。
[0022]圖2表示具有驅(qū)動單元和扭矩傳感器的可轉(zhuǎn)動構(gòu)件的原理圖。C形弓架X射線設(shè)備的旋轉(zhuǎn)臂9在一端可繞第三垂直旋轉(zhuǎn)軸10旋轉(zhuǎn)地安裝在基軸11上，基軸11不能運(yùn)動地安放在底板12上。旋轉(zhuǎn)臂9繞第三旋轉(zhuǎn)軸10的旋轉(zhuǎn)，按選擇可以手動、電動或手動加電動支持地進(jìn)行。在這里，電動運(yùn)動借助安裝在基軸11內(nèi)由包括傳動裝置的電動機(jī)與傳動段組成的驅(qū)動單元13實(shí)現(xiàn)。借助驅(qū)動單元13可以電動支持對傳動段的驅(qū)動。為了檢測在第三旋轉(zhuǎn)軸10上的扭矩，在驅(qū)動單元13與旋轉(zhuǎn)臂9之間，在驅(qū)動單元13的傳動段上設(shè)置扭矩傳感器14。借助扭矩傳感器14檢測在第三旋轉(zhuǎn)軸10上的扭矩并因而檢測在傳動段上出現(xiàn)的力矩，以及通過數(shù)據(jù)接口 15傳輸?shù)皆O(shè)在C形弓架X射線設(shè)備內(nèi)的分析單元16。
[0023]通過分析單元16可以比較由扭矩傳感器14檢測的、例如由操作者通過在可運(yùn)動的旋轉(zhuǎn)臂9上手動加力造成的扭矩與可預(yù)定的第一閾值。在這里，第一閾值根據(jù)可運(yùn)動的構(gòu)件可能的位置規(guī)定。當(dāng)超過第一閾值時，通過驅(qū)動單元13電動支持傳動段的驅(qū)動。將在旋轉(zhuǎn)臂9運(yùn)動期間持續(xù)通過扭矩傳感器14檢測到的扭矩與可預(yù)定的第二閾值比較。在這里，第二閾值根據(jù)可運(yùn)動的構(gòu)件可能的 位置規(guī)定。此時第二閾值大于第一閾值。當(dāng)?shù)陀诘诙撝禃r，終止通過驅(qū)動單元13電動支持傳動段的驅(qū)動。因此，通過第二閾值可以控制為，當(dāng)旋轉(zhuǎn)臂9到達(dá)目標(biāo)位置并不再由操作者在旋轉(zhuǎn)臂9上手動加力時，終止電動支持旋轉(zhuǎn)臂9的運(yùn)動。
[0024]此外，對連續(xù)檢測的扭矩與可預(yù)定的第三閾值進(jìn)行比較。在這里，第三閾值根據(jù)可運(yùn)動的構(gòu)件可能的位置規(guī)定。當(dāng)超過第三閾值時，電動停止通過驅(qū)動單元13的運(yùn)動。因此，通過第二閾值可以控制為，在其運(yùn)動得到電動支持的旋轉(zhuǎn)臂9與障礙，例如醫(yī)療技術(shù)設(shè)備的壁或其他構(gòu)件，發(fā)生沖突時，終止運(yùn)動通過驅(qū)動單元13的電動支持以及停止運(yùn)動。
[0025]圖3表示當(dāng)傳動段扭轉(zhuǎn)時通過確定可轉(zhuǎn)動構(gòu)件的傳動段的角度改變測量扭矩的裝置。通過驅(qū)動單元13的傳動段17,可以用手或加上通過驅(qū)動單元13電動支持地運(yùn)動C形弓架的可運(yùn)動的構(gòu)件18。驅(qū)動單元13具有表示扭轉(zhuǎn)剛度的扭轉(zhuǎn)彈性系數(shù)，該系數(shù)通過測量技術(shù)確定。扭矩經(jīng)由傳動段17傳給可運(yùn)動的構(gòu)件18。例如當(dāng)可運(yùn)動的構(gòu)件18與障礙發(fā)生沖突時，作用在可運(yùn)動的構(gòu)件18上的力導(dǎo)致驅(qū)動單元13中傳遞力或力矩的元件彈性變形，以及導(dǎo)致傳動段17角度改變。若獲知傳動段17的角度改變，則經(jīng)由傳動段17傳給可運(yùn)動構(gòu)件18的扭矩，可以通過所述的角度改變與傳動段17的扭轉(zhuǎn)彈性系數(shù)相乘確定，其中，傳動段17的扭轉(zhuǎn)彈性系數(shù)事先通過測量技術(shù)確定。
[0026]圖4表示可手動運(yùn)動的構(gòu)件電動運(yùn)動支持的方法流程圖。在方法的第一個步驟100中檢測傳動段內(nèi)出現(xiàn)的扭矩。接著，在步驟110中比較檢測的扭矩與可預(yù)定的、取決于位置的第一閾值。當(dāng)超過第一閾值時，在方法的步驟120中實(shí)施對傳動段驅(qū)動的電動支持，以及方法通過步驟130繼續(xù)進(jìn)行。若在方法的步驟110中的比較所得出的結(jié)果是，并沒有超過第一閾值，則方法通過步驟100繼續(xù)進(jìn)行。
[0027]在步驟130中重新檢測在傳動段內(nèi)出現(xiàn)的扭矩。接著，在步驟140中比較檢測的扭矩與可預(yù)定的、取決于位置的第二閾值，該第二閾值大于第一閾值。當(dāng)?shù)陀诘诙撝禃r，在方法的步驟150中實(shí)施終止電動支持傳動段的驅(qū)動，以及方法通過步驟160繼續(xù)進(jìn)行。若在方法的步驟140中的比較所得出的結(jié)果是，并沒有低于第二閾值，則方法通過步驟130繼續(xù)進(jìn)行。
[0028]在步驟160中檢測在傳動段內(nèi)出現(xiàn)的扭矩。接著，在步驟170中比較檢測的扭矩與可預(yù)定的、取決于位置的第三閾值。當(dāng)超過第三閾值時，在方法的步驟180中實(shí)施電動停止傳動段的驅(qū)動運(yùn)動，以及方法通過步驟100繼續(xù)進(jìn)行。若在方法的步驟170中的比較所得出的結(jié)果是，并沒有超過第三閾值，則方法通過步驟160繼續(xù)進(jìn)行。
【權(quán)利要求】
1.一種用于醫(yī)療技術(shù)設(shè)備(I)的可手動運(yùn)動的構(gòu)件(5、7、9、18)電動運(yùn)動支持的裝置，其特征在于: -至少一個安裝在傳動段(17)內(nèi)的扭矩傳感器(14)， -分析單元(16)，通過該分析單元對由所述扭矩傳感器(14)檢測的扭矩與可預(yù)定的、取決于位置的第一閾值進(jìn)行比較，以及， -驅(qū)動單元(13)，當(dāng)超過所述第一閾值時，通過該驅(qū)動單元可以電動支持所述傳動段(17)的驅(qū)動。
2.按照權(quán)利要求1所述的裝置，其特征為，所述分析單元(16)設(shè)計(jì)為，可以比較檢測的扭矩與可預(yù)定的、取決于位置的第二閾值；以及，該驅(qū)動單元(13)設(shè)計(jì)為，當(dāng)?shù)陀诘诙撝禃r，終止電動支持所述傳動段(17)的驅(qū)動，其中，所述第二閾值大于第一閾值。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征為，所述分析單元(16)設(shè)計(jì)為，可以比較檢測的扭矩與可預(yù)定的、取決于位置的第三閾值；以及，驅(qū)動單元(13)設(shè)計(jì)為，當(dāng)超過第三閾值時，可以電動停止運(yùn)動。
4.一種用于對醫(yī)療技術(shù)設(shè)備(I)可手動運(yùn)動的構(gòu)件進(jìn)行電動運(yùn)動支持的方法，其特征在于: -檢測傳動段(17)內(nèi)的扭矩(100)， -比較檢測的扭矩與可預(yù)定的、取決于位置的第一閾值(110)，以及， -當(dāng)超過第一閾值時，電動支`持所述傳動段(17)的驅(qū)動(120)。
5.按照權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于: -比較檢測的扭矩與可預(yù)定的、取決于位置的第二閾值(140)，以及其中，所述第二閾值大于第一閾值，以及， -當(dāng)?shù)陀诘诙撝禃r，終止電動支持所述傳動段的驅(qū)動(150)。
6.按照權(quán)利要求4至5之一所述的裝置，其特征在于: -比較檢測的扭矩與可預(yù)定的、取決于位置的第三閾值(170)，以及， -當(dāng)超過第三閾值時，電動停止運(yùn)動(180)。
7.一種利用按照前列諸權(quán)利要求所述的設(shè)備確定扭矩的方法，其特征在于: -確定傳動段(17)基于彈性變形的角度改變， -通過角度改變與所述傳動段(17)的扭轉(zhuǎn)彈性系數(shù)相乘確定扭矩，其中，所述傳動段(17)的扭轉(zhuǎn)彈性系數(shù)事先通過測量技術(shù)確定。
【文檔編號】A61B6/00GK103860186SQ201310671732
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2013年12月11日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月11日
【發(fā)明者】P.比爾, H.馬爾澤, W.紐伯, M.希雷布爾 申請人:西門子公司