专利名称：工作台驱动系统的制作方法
技术领域：
本发明主要涉及工作台驱动系统，更具体而言涉及用于在多个方向 上移动工作台的驱动系统。
背景技术：
患者定位系统接合并支撑经历医疗过程，诸如诊断过程，治疗过程 以及手术过程的医疗对象。典型地，患者定位系统包括在其上放置患者的支撑 工作台，以及用于定位支撑工作台的驱动系统。对于医疗过程调整医疗对象的 过程包括支撑工作台沿多个轴线的移动。因此，配置成定位支撑工作台的驱动 系统需要具有沿多W由线移动支撑工作台的能力。为了沿多W由线移动支撑工作台，驱动系统可包括多个驱动组件。 旨驱动组件可配置成驱动支撑工作台沿单一轴线的移动。实现支撑工作台沿多W由线移动的常规方法包括通过独立的驱动电 机驱动每条轴线。因此，患者定位系统通常包括多个驱动电机，因为每个驱动 组件以非常复杂的且难以以紧凑的方式耦合到单个驱动电机。驱动电机是昂贵 的，因此采用多个独立的驱动电机不是节约的选择。此外，采用多个独立的驱 动电机需要足够的空间以有利于适当的组装、维护和修理。采用多个驱动电机 的另一个缺点是就工作和空闲时间而言每个驱动电机的能力通常都未充分使 用。因此，需要提供一种用于患者定位系统的简单、紧凑、可靠、耐用 及低成本的驱动系统。
发明内容
本发明解决了上述缺点、不利及问题，通过阅读及理解接下来的说 明，将了解这一点。在一实施例中，提供了一种工作台驱动系统。该工作台驱动系统包括第一驱动组件，配置成在第一方向上移动支撑工作台；第二驱动组件，配 置成在第二方向上移动支撑工作台；第三驱动组件，配置成在第三方向上移动 支撑工作台；以及第一驱动电机，其与第一驱动组件、第二驱动组件以及第三 驱动组件耦合。第一驱动电机配置成驱动第一驱动组件、第二驱动组件以及第 三驱动组件。在另一个实施例中，提供了一种用于患者定位系统的驱动系统。驱 动系统包括至少三个驱动元件，配置成用于移动患者支撑工作台；以及第一 驱动电机，与该至少三个驱动元件耦合。第一驱动电机配置成驱动该至少三个 驱动元件。在另外一个实施例中，提供了一种患者定位系统。患者定位系统包 括患者支撑工作台，适于在第一方向上移动患者支撑工作台的第一驱动组件， 适于在第二方向上移动患者支撑工作台的第二驱动组件，适于在第三方向上移 动患者支撑工作台的第三驱动组件，以及与第一驱动组件、第二驱动组件以及 第三驱动组件耦合的第一驱动电机。第一驱动电机配置成驱动第一驱动组件、 第二驱动组件以及第三驱动组件。在此描述了范围改变的多个系统和方法。除了在该概述中描述的方 面和优势，另外的方面和优势通过参考附图及参考接下来的详细描述变得显而 易见。
图1显示了在本发明的一实施例中成像设备实例的示意图；
图2显示了在本发明的一实施例中患者定位系统实例的框亂
图3显示了在本发明的另一实施例中患者定位系统实例的框图；
图4显示了在本发明的又一实施例中患者定位系统实例的框图；
图5显示了在本发明的一实施例中包括与三个驱动组件耦合的双头 轴电机的患者定位系统示例性实施例的示意图；图7显示了在本发明的一个实施例中倾斜情况下图5所示的患者定位 系统的示例性实施例的示意图8显示了在本发明的一实施例中驱动系统实例的框图；
图9显示了在本发明另一实施例中驱动系统实例的另一框图；图10显示了在本发明一实施例中工作台驱动系统实例的框图；以及
图11显示了在本发明的另一个实施例中工作台驱动系统实例的另一
个框图。
具体实施例方式在接下来的详细描述中，参考形成其一部分的附图，其中Mai图解的
方式示出可被实践的具体实施例。这些实施例以足够详细的方式描述，使得本 领域技术人员能够实现这些实施例，且应理解在不脱离这些实施例的范围下其 他实施例也可被利用，还可作出逻辑、机械、电学以及其他变型。因此，接下 来的详细说明并不具剤蹄噫义。图1显示了成像设备100的实例的示意图。成像设备100可以是计算
机断层摄影设备、正电子发射断层摄影设备、磁共振成像设备、超声成像设备、 X射线设备中的一个，或者所述设备的组合。然而，本领域技术人员可以理解， 成像设备100的实例并不限于i^提及的实例，本发明将具有权利要求的全部范围。成像设备100包括成像台架105，该台架105包括用于接纳医疗对象 115的孔或者隧道110。医疗对象115指物品、人或者动物。在一个实施例中， 如图1所示，提供了一种用于在成像台架105中定位医疗对象115的患者定位 系统120。患者定位系统120包括用于支撑和接合医疗对象115的患者支撑工作 台125。患者支撑工作台125可被配置成沿多^由移动到多个位置以有利于对要 成像的医疗对象115进行定位。在一个实施例中，患者支撑工作台125配置成 沿纵向、横向、旋转方向、垂直方向以及倾斜方向(可称为X、 Y、 R、 Zg轴 方向)移动医疗对象115。然而本领域技术人员应理解，形成成像设备100的一部分的患者定位 系统120是一个示例性实施例，通常患者定位系统120可以是诸如成像设备100 的诊断设备、治疗设备和手术设备的一部分。此外，患者定^:系统120可以与 成像设备100中的成像台架105形成整体，或者可以与成像设备100中的成像 台架105分离。
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图2描绘了在本发明的一个实施例中患者定位系统120的框图。患者 定位系统120包括患者支撑工作台125;第一驱动组件205、第二驱动组件210 以及第三驱动组件215的组合，它们每一个都配置成驱动患者支撑工作台125; 以及第一驱动电机220，其与第一驱动组件205、第二驱动组件210以及第三驱 动组件215耦合，第一驱动电机220配置成驱动第一驱动组件205、第二驱动组 件210以及第三驱动组件215以在多个方向上移动患者支撑工作台125。在这个 实施例中，单个驱动电机(也就是，220)有利地用于驱动三个不同的驱动组件 (也就是，205、 210和215)。在图3所示的另一个实施例中，患者定位系统120进一步包括与第一 驱动组件205、第二驱动组件210以及第三驱动组件215组合的第四驱动组件 305和第五驱动组件310，且第二驱动电机315可配置成驱动第四驱动组件305 和第五驱动组件310。在这个实施例中，两个驱动电机(也就是，220和315) 可有利地用于驱动五个不同的驱动组件(也就是，205、 210、 215、 305和310)。 然而，本领域技术人员应理解，患者定位系统120中的驱动组件的数目并不受 限制，患者定位系统120可以包括如本发明权利要求中所述的多个驱动组件。患者定位系统120的多个驱动组件205、 210、 215、 305和310可配 置成沿多M由驱动患者支撑工作台125。例如，第一驱动组件205可配置成在第 一方向(诸如纵向^X方向)上驱动患者支撑工作台125，第二驱动组件210可 配置成在第二方向(诸如横向或Y方向)上驱动患者支撑工作台125。第三驱动 组件305可配置皿第三方向(诸如旋转^方向)上驱动患者支撑工作台125， 第四驱动组件305可配置成在第四方向(诸如垂直^Z方向)上驱动患者支撑工 作台125，以及第五驱动组件215可配置成在第五方向(诸如倾斜lSA方向)上 驱动患者支撑工作台125。电子控制模块可以被提供用于选择性地激励各个驱动 组件205、 210、 215、 305和310。根据操作者的输入，电子控制模块或其他开 关装置可配置成控制哪个驱动组件205、 210、 215、 305或310被^敫励。在一个实施例中，驱动组件205、 210和215中的每一个仅当驱动组 件205、 210和215中的其他两个没有被驱动时，才被驱动，因此，限制了从第 一驱动电机220所需的驱动需求。相反，驱动组件305和310中的每一个可被 一起驱动或者分开驱动，取决于所需的移动方向。
配置成驱动多个驱动组件205、 210、 215、 305和310的第一驱动电 机220和第二驱动电机315中的每一个可以是双头轴电机，包括在相反方向上 向外延伸的轴。根据需求，第一驱动电机220和第二驱动电机315可以是由 AC/DC电源驱动的步进电机、伺服电机以及齿轮电机中的一个。此外，第一驱 动电机220可选择成具有最大转矩输出额定值。具有最大转矩输出的第一驱动 电机220育,沿多^由中的每一个单独地移动患者支撑工作台125。此外，患者 支撑工作台125沿旨轴的移动可以在计算机程序的帮助下单独控制。现在转到图4，第一驱动组件205、第二驱动组件210以及第三驱动 组件215中的每一个采用耦合设备与第一驱动电机220耦合，第四驱动组件305 和第五驱动组件310中的每一个采用耦合设备与第二驱动电机315耦合。耦合 设备通常可作为安全设备用在患者定位系统120中。在一个实施例中提供的患 者定位系统120中，耦合设备除了用作安全设备以外，还可以用于传送。此外， 当与驱动组件联合起来时，耦合设备提供了平滑接合且消除了机器咯咯作响。此外，驱动组件205、 210、 215、 305和310的每一个的第一端可直
接与反馈设备耦合，第二端与制动设备耦合。反馈设备提供更好的定位精度， 而制动设备提供了安全性，并且给予驱动组件稳健的设计特征。因此，第一驱 动组件205包括第一耦合设备405 、第一反馈设备410以及第一制动设备415， 第二驱动组件210包括第二耦合设备420、第二反馈设备425以及第二制动设备 430，第三驱动组件215包括第三耦合设备435、第三反馈设备440以及第三制 动设备445，第四驱动组件305包括第四耦合设备450、第四反馈设备455以及 第四制动设备460，第五驱动组件305包括第五耦合设备465、第五反馈设备470 以及第五制动设备475。耦合设备405、 420、 435、 450以及465可用于选择性地将多个驱动 组件205、 210、 215、 305和310耦合到第一驱动电机220和第二驱动电机315 中的一个，以驱动患者支撑工作台125沿着多^由移动。在给定时间，单W禺 合设备被启动以激活相关的驱动组件，从而沿着预定轴移动患者支撑工作台 125。在这段时间内，当耦合设备中的一个(例如，405)与第一驱动电机220 接合时，剩下的耦合设备(例如，420和435)可被放开。然而，当患者支撑工 作台125被沿着一^鹏区动时，被放开的耦合设备(例如，420和435)可以理
7想地旋转而不传送。此外，在一个示例性的实施例中，耦合设备405、 420、 435、 450以及465中的每一个都可被选择为机电离合器。第-一驱动电机220和第二驱动电机315的每併中转数(RPM) 反馈设备410、 425、 440、 455或470与对应的驱动组件205、 210、 215、 305 或310紧密联系。反馈设备410、 425、 440、 455或470可以是绝对编码器，用 于提供患者支撑工作台125的绝对位置的指示。耦合在每个驱动组件205、 210、 215、 305和310另一端的制动设备 415、 430、 445、 460或475可配置为在患者定位系统120中带来冗余。与单个 驱动组件205、 210、 215、 305或310耦合的^制动设备415、 430、 445、 460 或475可定位成控制患者支撑工作台125沿单,由的移动。^制动设备415、 430、 445、 460或475可配置成，当在另一轴开始患者支撑工作台125的移动时 或者当传送系统沿其它轴与患者支撑工作台125的移动接合时，在所选轴上的 预定位置处锁定患者支撑工作台125的移动。在示例性的实施例中，每*恸 设备415、 430、 445、 460或475可选择为电磁制动器。图5和图6显示了患者定位系统120的前视图和侧视图，描绘了第一 驱动电机220和三个驱动组件205、 210和215之间的耦合，以及第二驱动电机 315和两个驱动组件305和310之间的耦合。第一驱动组件205、第二驱动组件 210以及第三驱动组件305可使用例如支架的固定装置安装在常见的安装部件 (未示出)上，紧固或焊接到安装部件(未示出)上。例如该安装部件(未示出) 可以是纵向板。在一个示例性的实施例中，第一驱动组件205、第四驱动组件和第五 驱动组件的每一个可分别包括螺旋驱动组件505、520和525，第二驱动组件210 可包括齿条和小齿轮驱动组件510，且第三驱动组件305可包括齿轮f薛g动组件 515。然而本领域技术人员应理解，第一驱动组件205、第二驱动组件210、第 三驱动组件215、第四驱动组件305、第五驱动组件310并不^i:述给出的实例 限制，每个驱动组件205、 210、 215、 305和310可被更多个可行的选择替代。螺旋驱动组件505包括传动螺杆527和一个或多个线性移动引导装置 529。典型地，线性移动引导装置529是承载负载以引导线性移动的线性移动轴 承。当患者支撑工作台125沿着第二方向移动时，线性移动引导装置529有利于驱动螺杆527使其处于预定位置。因此，线性移动引导装置529相邻于传动 螺杆527的出现有利于患者支撑工作台125沿着第二方向移动。患者支撑工作台125沿着第二方向的移动能M采用包括齿条和小 齿轮布置的传动装置来实现。齿条和小齿轮驱动组件510包括至少一个小齿轮 530，所述小齿轮与齿条532啮合用于将运动从第一驱动电机220传送到患者支 撑工作台125，以实现患者支撑工作台125的横向移动。所述至少一个小齿轮530可旋转地安装在患者支撑工作台125宽度方 向的中心，小齿轮530的旋转轴水平地并与患者支撑工作台125的横向垂直地 延伸。可动地耦合到小齿轮530的齿条532固定地安装在患者支撑工作台125 的宽度方向的中心，在患者支撑工作台125的横向延伸。此外，患者支撑工作台125沿第三方向的移动可Mil使用连续圆齿条 和小齿轮装置515来实现。第三驱动组件215 fflil稳健的齿轮和轴承子配件536 安装和连接。两个在圆齿条上运行的小齿轮配置成以彼此相反的方向旋转。第 三驱动组件215进一步包括止推轴承组件538，其可锚定在它的轴上的旋转部 分。患者支撑工作台125沿第四方向的移动是iM:启动两,禹合设备450 和465实现的。在双头轴电机(即，第二驱动电机315)经过齿轮箱540驱动的 两个滚珠螺杆520和525的帮助下，患者支撑工作台125在垂直方向上移动。 具有由滚珠螺杆542驱动的两对线性移动引导装置529的刚性结构有利于这种 移动。两个滚昧螺杆520和525是完全相同的，且可以由一个电机(即第二驱 动电机315)经由大致相同的一对齿轮箱和传送附件驱动。当两个螺旋驱动组件 520和525都被啮合时，患者支撑工作台125垂直地、平行于地面移动。因此， 患者支撑工作台125在第四方向上的移动是fflil啮合两个耦合设备450和465 实现的，因为这是这个设计的特征中的构造。此外，患者支撑工作台125在第五方向上的移动是通过，在完成患者 支撑工作台125在第四方向上的移动之后，移动两个螺旋驱动组件520和525 中的一个实现的(与通过啮合两个螺旋驱动组件520和525实现患者支撑工作 台125在第四方向上的移动相反)。耦合设备450和465中的一个被啮合，而另 一个放开，这取决于需要向哪侧倾斜。如果要求预定的标准角位置，则患者支撑工作台125被编程为使得患者支撑工作台125在垂直方向上移动至所计算的 高度，随后执4于倾斜移动。在一个实施例中，患者支撑工作台125沿着多^由(X、 Y、 Z、 R和 A)的移动是M执行自动和手动操作中的一个实现的。对于紧急情况建议自动 操作，而对于常规的使用建议手动操作。此外，患者支撑工作台125在五个方 向(X、 Y、 R、 Z和A)中的每一个上的移动可以通过典型的轻推、精细和粗糙 模式机制来实现。在另一个实施例中，如图8所示提供了一种用于患者定位系统120 的驱动系统800。驱动系统800包括配置成用于移动患者支撑工作台125的至 少三个驱动元件，即第一驱动元件805、第二驱动元件810以及第三驱动元件 815;以及，第一驱动电机220，其与该至少三个驱动元件805、 810和815耦合， 第一驱动电机220配置成驱动该至少三个驱动元件805、 810和815。在图9所示的另一个实施例中，驱动系统800可以进一步包括第四驱 动元件905、第五驱动元件910以及第二驱动电机315。此外，第二驱动电机315 可配置成驱动第四驱动元件905和第五驱动元件910。在示例性的实施例中，第一驱动元件805、第四驱动元件905以及第 五驱动元件910中的每一个可分别包括螺旋驱动组件505、 520和525，第二驱 动元件810可包括齿条和小齿轮驱动组件510，且第三驱动元件815可包括齿轮 箱驱动组件515。然而，本领域技术人员应理解，驱动元件的数目并不受限，驱动系统 800可以包括多个驱动元件，数目可以从三个到任意数目。因此，随着驱动元件 数目的增长，配置为驱动驱动元件的第一驱动电机220的额定值可增加。在图10所示的另一个实施例中，提供了工作台驱动系统1000，其包 括第一驱动组件1005，类似于上述的第一驱动组件205，适于在第一方向上 移动支撑工作台(未示出)；第二驱动组件1010，类似于上述的第二驱动组件 210，适于在第二方向上移动支撑工作台(未示出)；第三驱动组件1015，类似 于上述的第一驱动组件215，适于在第三方向上移动支撑工作台(未示出)；以 及，第一驱动电机1020，类似于上述的第一驱动电机220，与第--驱动组件1005、 第二驱动组件1010以及第三驱动组件1015耦合。第一驱动电机1020配置成驱 动第一驱动组件1005、第二驱动组件1010以及第三驱动组件1015。
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在图11所示的另一个实施例中，工作台驱动系统1000可进一步包括:
适于在第四方向上移动支撑工作台(未示出)的第四驱动组件1105，适于在第 五方向上移动支撑工作台(未示出)的第五驱动组件1110，以及与第四驱动组 件1105和第五驱动组件1110耦合的第二驱动电机1115。此外，第二驱动电机 1115配置成驱动第四驱动组件1105和第五驱动组件1110。工作台驱动系统1000的第一驱动组件1005、第二驱动组件1010、第 三驱动组件1015、第四驱动组件1105和第五驱动组件1110中的每一个可进一 步包括耦合设备、制动设备和反馈设备，使用这些设备，驱动组件1005、 1010、 1015、 1105及1110可以与第一驱动电机1020和第二驱动电机1115之一耦合。 耦合设备提供了选择性的传送系统，反馈设备提供了更好的定位精确度，而制 动设备提供了更好的安全性并且为工作台驱动系统1000提供稳健的设计特征。本发明提供了简单、紧凑、可靠、耐用且精确的患者定位系统120， 其包括用于驱动多个驱动组件205、 210、 215、 305及310的两个驱动电机220 和315。这消除了多个驱动电机的使用，有利于降低成本。包括两个驱动电机220和315的驱动系统800有利于驱动电机220 和315在工作和空闲时间方面的最优使用。消除了采用多个驱动电机的必要性，因此减少了在驱动系统800中使 用部件的数目。部件数目的减少使得装配时间得以改善，空间得以增加以方便 装配其他部件，并且驱动系统800的重量得以减轻。结果是，患者定位系统120 可以是整洁的并更美观。部件数目的减少可以进一步帮助增强患者定位系统120 的可靠性。在本发明的各个实施例中，描述了用于患者定位系统的驱动系统和采 用驱动系统的患者定位系统。然而，所述实施例并不受到限制，其可结合不同 的应用实施。本发明的应用可以被延伸到其他区域，例如定位设备。本发明提 供了使用单个驱动电机以驱动多个驱动组件的宽泛概念，其可以适用于类似的 定位系统。该设计可进一步以各种形式和规格实行和执行。本说明书采用实例公开了本发明，包括最佳模式，还使得本领域技术 人员育^多作出并使用本发明。本发明的要求专利权的范围是通过权利要求定义 的，且可以包括由本领域技术人员想到的其他实例。如果其它实例所具有的结 构元素并不是不同于权利要求的字面上的措辞，或者如果他们包括与权利要求
ii的字面上的措辞无实质差异的等同的结构元素，则它们应包含在权利要求的范 围内。
权利要求
1. 一种工作台驱动系统，包括第一驱动组件，配置成用于在第一方向上移动支撑工作台；第二驱动组件，配置成用于在第二方向上移动支撑工作台；第三驱动组件，配置成用于在第三方向上移动支撑工作台；以及第一驱动电机，其与第一驱动组件、第二驱动组件以及第三驱动组件耦合，其中第一驱动电机配置成驱动第一驱动组件、第二驱动组件以及第三驱动组件。
2. 如权利要求1所述的工作台驱动系统，进一步包括第四驱动组件，配 置成用于在第四方向上移动支撑工作台；以及第五驱动组件，配置成用于在第 五方向上移动支撑工作台；以及第二驱动电机，其与第四驱动组件和第五驱动 组件耦合，其中第二驱动电机配置成驱动第四驱动组件和第五驱动组件。
3. 如权利要求2所述的工作台驱动系统，其中第一方向包括纵向，第二方 向包括横向，第三方向包括旋转方向，第四方向包括垂直方向，第五方向包括 倾斜方向。
4. 如权利要求2所述的工作台驱动系统，其中第一驱动组件、第四驱动组 件和第五驱动组件包括螺旋驱动组件。
5. 如权利要求2所述的工作台驱动系统，其中第二驱动组件包括齿条和小 齿轮驱动组件。
6. 如权利要求2所述的工作台驱动系统，其中第三驱动组件包括齿轮箱驱 动组件。
7. 如权禾腰求2所述的工作台驱动系统，进一步包括多个耦合设备，其中 每个耦合设备在第一端与第一驱动电机和第二驱动电机中的一个耦合，在第二 端与第一驱动组件、第二驱动组件、第三驱动组件、第四驱动组件和第五驱动 组件中的一W禺合。
8. 如权禾腰求2所述的工作台驱动系统，进一步包括多个制动设备，其中 每个制动设备与第一驱动组件、第二驱动组件、第三驱动组件、第四驱动组件 和第五驱动组件中的一,禺合。
9. 如权利要求2所述的工作台驱动系统，进一步包括多个反馈设备，其中 每个反馈设备与第一驱动组件、第二驱动组件、第三驱动组件、第四驱动组件 和第五驱动组件中的一,禺合。
10. 如权利要求9所述的工作台驱动系统，其中反馈设备是绝对编码器。
全文摘要
提供了一种工作台驱动系统，包括第一驱动组件，配置成用于在第一方向上移动支撑工作台；第二驱动组件，配置成用于在第二方向上移动支撑工作台；第三驱动组件，配置成用于在第三方向上移动支撑工作台；以及第一驱动电机，其与第一驱动组件、第二驱动组件以及第三驱动组件耦合。第一驱动电机配置成驱动第一驱动组件、第二驱动组件以及第三驱动组件。
文档编号A61B19/00GK101485596SQ20091011873
公开日2009年7月22日 申请日期2009年1月8日 优先权日2008年1月8日
发明者A·A·法鲁奎 申请人:通用电气公司