用于医疗技术设备电动运动支持的装置和方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于医疗技术设备（1）的可手动运动的构件（5、7、9、18）电动运动支持的装置。所述装置包括至少一个扭矩传感器（14），扭矩传感器安装在医疗技术设备（1）可运动构件（5、7、9、18）的传动段（17）内。扭矩传感器（14）检测在静止时和在运动时在传动段（17）内出现的力矩。通过分析单元（16）可以比较由扭矩传感器（14）检测的扭矩与可预定的第一阈值。在这里，第一阈值根据可运动构件（5、7、9、18）可能的位置规定。所述装置包括一个驱动单元（13），当超过第一阈值时，通过它可以电动支持传动段（17）的驱动。由此可有利地实施医疗技术设备（1）可运动构件（5、7、9、18）电动支持地运动和定位。
【专利说明】用于医疗技术设备电动运动支持的装置和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种对医疗技术设备可手动运动的构件进行电动运动支持的装置以及相关的方法。
【背景技术】
[0002]X射线成像设备协助主治医师诊断和治疗病人的疾病。所述设备通常有多个电驱动的运动轴，它们可以在空间三维移动和定位重要的设备构件，例如X射线放射源、X射线探测器或病人卧榻的台面板。因为设备构件大多有比较大的质量惯性，所以在已知的X射线成像设备中使用伺服电动机，为的是增大由操作者例如通过在设备构件上的操作手柄传入的力，使设备构件可以不费劲和无需用大的力量在空间移动和定位。
[0003]DE4433036A1介绍了一种具有X射线瞄准器的X射线诊查设备，X射线瞄准器含有X射线探测器和用于将X射线探测器接收的X射线图像变换并显示在监测器上的X射线放射源，以及与可在病人卧榻下面移动的X射线放射源耦合。X射线瞄准器包括操作手柄并可通过它沿至少两个不同的空间方向移动，其中，降涉及操作手柄的多个传感器配置为，在沿至少四个可能的运动方向中任何一个给操作手柄加力时，总是激活另一个分别由至少两个传感器组成的传感器组。
[0004]在文件DE10347738B4中介绍了一种可电动调整的X射线设备，包括具有两个自由度的、可电动支持地调整的C形弓架。在这里，X射线设备包括用于检测为了调整C形弓架由操作者施加的力的承力装置，其中，承力装置检测力的多个方向分量并与分析单元配合作用，通过分析单元，根据力方向分量的分配，可以调整C形弓架沿各个自由度不同程度的电动支持。在存储器内，储存涉及C形弓架沿不同自由度的电动支持可借助力方向分量的分配选择的特征线。
[0005]DE4237013A1也介绍了一种X射线设备，包括用于检测为了调整所设置的C形弓架由操作者施加的力的承力装置。为了选择和选出C形弓架的可调整的轴，设置多个随C形弓架运动的按键，在这里操作者得到的印象是，他所运动的是质量或惯性矩非常小的X射线设备。虽然C形弓架的由此提供的伺服支持允许用小的操纵力调整，然而正是C形弓架的这种灵活性带来以非拟定的方式调整的危险。
【发明内容】
[0006]本发明要解决的技术问题是，提供医疗技术设备可手动运动的构件另一种电动运动支持的装置以及其调 整方法。
[0007]上述技术问题通过一种用于医疗技术设备的可手动运动的构件电动运动支持的装置得以解决。所述装置包括至少一个安装在传动段内的扭矩传感器和一个分析单元，通过该分析单元对由所述扭矩传感器检测的扭矩与可预定的、取决于位置的第一阈值进行比较，以及所述装置还包括一个驱动单元，当超过所述第一阈值时，通过该驱动单元可以电动支持所述传动段的驱动。[0008]本发明要求保护一种医疗技术设备可手动运动的构件电动运动支持的装置。所述装置包括至少一个扭矩传感器，它安装在医疗技术设备可运动构件的传动段内。扭矩传感器检测在静止时和在运动时在传动段内出现的力矩。通过分析单元可以比较由扭矩传感器检测的扭矩与可预定的第一阈值。在这里，第一阈值根据可运动的构件可能的位置规定。所述装置包括一个驱动单元，当超过第一阈值时，通过它可以电动支持传动段的驱动。由此可有利地实施对医疗技术设备可运动构件电动支持地运动和定位。
[0009]按本发明的一种扩展设计，分析单元可以设计为，能比较检测的扭矩与可预定的第二阈值。在这里，第二阈值根据可运动的构件可能的位置规定。此外，驱动单元设计为，当低于第二阈值时，终止电动支持传动段的驱动。其中，所述第二阈值大于第一阈值。因此，通过第二阈值可以控制为，当构件到达目标位置并不再在构件上手动加力时，终止电动支持构件的运动。
[0010]按另一种实施形式，分析单元可以设计为，能比较检测的扭矩与可预定的第三阈值。在这里，第三阈值根据可运动的构件可能的位置规定。以及，驱动单元设计为，当超过第三阈值时，可以电动停止运动。因此，通过第三阈值可以有利地控制为，在其运动得到电动支持的构件与障碍，例如医疗技术设备的壁或其他构件，发生冲突时，可以电动停止运动。
[0011]此外，本发明要求保护一种用于对医疗技术设备可手动运动的构件电动运动支持的方法。在方法的第一个步骤中，检测传动段内的扭矩。接着将检测的扭矩与可预定的第一阈值进行比较。在这里，第一阈值根据可运动的构件可能的位置规定。若检测的扭矩超过第一阈值，则实施电动支持传动段的驱动。
[0012]此外，可以比较检测的扭矩与可预定的第二阈值。在这里，第二阈值根据可运动的构件可能的位置规定。以及，所述第二阈值大于第一阈值。当低于第二阈值时，终止电动支持传动段的驱动。
[0013]有利地，可以比较检测的扭矩与可预定的第三阈值。在这里，第三阈值根据可运动的构件可能的位置规定。当超过第三阈值时，实施电动停止运动。
[0014]本发明还要求保护一种用上述按本发明的设备确定扭矩的方法。其中，在第一个步骤中确定传动段基于弹性变形的角度改变。接着通过角度改变与传动段的扭转弹性系数相乘来确定扭矩，其中，传动段的扭转弹性系数事先通过测量技术确定。由此，可有利地作为利用扭矩传感器的替代方式，根据传动段的弹性变形，算出在传动段上出现的扭矩。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]由下面借助示意图对多种实施例的说明中，可以清楚看出本发明的其他特点和优点。
[0016]其中:
[0017]图1表示包括多个可转动构件的C形弓架X射线设备的透视图；
[0018]图2表示具有驱动单元和扭矩传感器的可转动构件的原理图；
[0019]图3表示当传动段扭转时通过确定可转动构件的传动段的角度改变来测量扭矩的装置；以及
[0020]图4表示对可手动运动的构件电动运动支持的方法流程图。【具体实施方式】
[0021]图1表示包括多个可转动构件的C形弓架X射线设备的透视图。C形弓架X射线设备I包括C形弓架2，C形弓架具有X射线放射源3和X射线探测器4。C形弓架2固定在支架5上，支架5可围绕第一水平旋转轴6旋转地与支柱7连接。支柱7可绕第二垂直旋转轴8旋转地安装在旋转臂9的一端上。旋转臂9在其对置端可绕第三垂直旋转轴10旋转地安装在基轴11上，基轴11不能运动地安放在底板12上。支架5绕第一旋转轴6的旋转、支柱7绕第二旋转轴8的旋转、以及旋转臂9绕第三旋转轴10的旋转，按选择可以手动、电动或手动加电动支持地进行。在这里，电动运动借助图中没有表示的分别由包括传动装置的电动机与传动段组成的驱动单元实现。为了检测各旋转轴6、8、10上的扭矩，在驱动单元与可转动的构件5、7、9之间设置图中没有表示的扭矩传感器。
[0022]图2表示具有驱动单元和扭矩传感器的可转动构件的原理图。C形弓架X射线设备的旋转臂9在一端可绕第三垂直旋转轴10旋转地安装在基轴11上，基轴11不能运动地安放在底板12上。旋转臂9绕第三旋转轴10的旋转，按选择可以手动、电动或手动加电动支持地进行。在这里，电动运动借助安装在基轴11内由包括传动装置的电动机与传动段组成的驱动单元13实现。借助驱动单元13可以电动支持对传动段的驱动。为了检测在第三旋转轴10上的扭矩，在驱动单元13与旋转臂9之间，在驱动单元13的传动段上设置扭矩传感器14。借助扭矩传感器14检测在第三旋转轴10上的扭矩并因而检测在传动段上出现的力矩，以及通过数据接口 15传输到设在C形弓架X射线设备内的分析单元16。
[0023]通过分析单元16可以比较由扭矩传感器14检测的、例如由操作者通过在可运动的旋转臂9上手动加力造成的扭矩与可预定的第一阈值。在这里，第一阈值根据可运动的构件可能的位置规定。当超过第一阈值时，通过驱动单元13电动支持传动段的驱动。将在旋转臂9运动期间持续通过扭矩传感器14检测到的扭矩与可预定的第二阈值比较。在这里，第二阈值根据可运动的构件可能的 位置规定。此时第二阈值大于第一阈值。当低于第二阈值时，终止通过驱动单元13电动支持传动段的驱动。因此，通过第二阈值可以控制为，当旋转臂9到达目标位置并不再由操作者在旋转臂9上手动加力时，终止电动支持旋转臂9的运动。
[0024]此外，对连续检测的扭矩与可预定的第三阈值进行比较。在这里，第三阈值根据可运动的构件可能的位置规定。当超过第三阈值时，电动停止通过驱动单元13的运动。因此，通过第二阈值可以控制为，在其运动得到电动支持的旋转臂9与障碍，例如医疗技术设备的壁或其他构件，发生冲突时，终止运动通过驱动单元13的电动支持以及停止运动。
[0025]图3表示当传动段扭转时通过确定可转动构件的传动段的角度改变测量扭矩的装置。通过驱动单元13的传动段17,可以用手或加上通过驱动单元13电动支持地运动C形弓架的可运动的构件18。驱动单元13具有表示扭转刚度的扭转弹性系数，该系数通过测量技术确定。扭矩经由传动段17传给可运动的构件18。例如当可运动的构件18与障碍发生冲突时，作用在可运动的构件18上的力导致驱动单元13中传递力或力矩的元件弹性变形，以及导致传动段17角度改变。若获知传动段17的角度改变，则经由传动段17传给可运动构件18的扭矩，可以通过所述的角度改变与传动段17的扭转弹性系数相乘确定，其中，传动段17的扭转弹性系数事先通过测量技术确定。
[0026]图4表示可手动运动的构件电动运动支持的方法流程图。在方法的第一个步骤100中检测传动段内出现的扭矩。接着，在步骤110中比较检测的扭矩与可预定的、取决于位置的第一阈值。当超过第一阈值时，在方法的步骤120中实施对传动段驱动的电动支持，以及方法通过步骤130继续进行。若在方法的步骤110中的比较所得出的结果是，并没有超过第一阈值，则方法通过步骤100继续进行。
[0027]在步骤130中重新检测在传动段内出现的扭矩。接着，在步骤140中比较检测的扭矩与可预定的、取决于位置的第二阈值，该第二阈值大于第一阈值。当低于第二阈值时，在方法的步骤150中实施终止电动支持传动段的驱动，以及方法通过步骤160继续进行。若在方法的步骤140中的比较所得出的结果是，并没有低于第二阈值，则方法通过步骤130继续进行。
[0028]在步骤160中检测在传动段内出现的扭矩。接着，在步骤170中比较检测的扭矩与可预定的、取决于位置的第三阈值。当超过第三阈值时，在方法的步骤180中实施电动停止传动段的驱动运动，以及方法通过步骤100继续进行。若在方法的步骤170中的比较所得出的结果是，并没有超过第三阈值，则方法通过步骤160继续进行。
【权利要求】
1.一种用于医疗技术设备(I)的可手动运动的构件(5、7、9、18)电动运动支持的装置，其特征在于: -至少一个安装在传动段(17)内的扭矩传感器(14)， -分析单元(16)，通过该分析单元对由所述扭矩传感器(14)检测的扭矩与可预定的、取决于位置的第一阈值进行比较，以及， -驱动单元(13)，当超过所述第一阈值时，通过该驱动单元可以电动支持所述传动段(17)的驱动。
2.按照权利要求1所述的装置，其特征为，所述分析单元(16)设计为，可以比较检测的扭矩与可预定的、取决于位置的第二阈值；以及，该驱动单元(13)设计为，当低于第二阈值时，终止电动支持所述传动段(17)的驱动，其中，所述第二阈值大于第一阈值。
3.按照权利要求1或2所述的装置，其特征为，所述分析单元(16)设计为，可以比较检测的扭矩与可预定的、取决于位置的第三阈值；以及，驱动单元(13)设计为，当超过第三阈值时，可以电动停止运动。
4.一种用于对医疗技术设备(I)可手动运动的构件进行电动运动支持的方法，其特征在于: -检测传动段(17)内的扭矩(100)， -比较检测的扭矩与可预定的、取决于位置的第一阈值(110)，以及， -当超过第一阈值时，电动支`持所述传动段(17)的驱动(120)。
5.按照权利要求4所述的方法，其特征在于: -比较检测的扭矩与可预定的、取决于位置的第二阈值(140)，以及其中，所述第二阈值大于第一阈值，以及， -当低于第二阈值时，终止电动支持所述传动段的驱动(150)。
6.按照权利要求4至5之一所述的装置，其特征在于: -比较检测的扭矩与可预定的、取决于位置的第三阈值(170)，以及， -当超过第三阈值时，电动停止运动(180)。
7.一种利用按照前列诸权利要求所述的设备确定扭矩的方法，其特征在于: -确定传动段(17)基于弹性变形的角度改变， -通过角度改变与所述传动段(17)的扭转弹性系数相乘确定扭矩，其中，所述传动段(17)的扭转弹性系数事先通过测量技术确定。
【文档编号】A61B6/00GK103860186SQ201310671732
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2013年12月11日 优先权日:2012年12月11日
【发明者】P.比尔, H.马尔泽, W.纽伯, M.希雷布尔 申请人:西门子公司