用于成像系统的C形臂的轨道式离合器和制动器组件的制作方法

本文公开的主题涉及具有c形臂的x射线成像系统，并且更具体地涉及用于c形臂的轨道式离合器和制动器组件。

背景技术

医疗诊断成像系统例如通过暴露于能量源(例如穿过患者的x射线)来生成物体(例如患者)的图像。生成的图像可用于多种目的。通常，当医生采用患者的x射线时，希望的是从多个不同位置和角度拍摄患者身体的一个或多个部分的多个x射线，并且优选地不需要频繁地重新定位患者。为了满足这种需求，已经开发了c形臂x射线诊断设备。术语“c形臂”通常指具有刚性和/或铰接结构构件的x射线成像装置，所述刚性和/或铰接结构构件具有x射线源和图像检测器组件，所述x射线源和图像检测器组件分别位于结构构件的相对端，使得x射线源和图像检测器彼此面对。结构构件通常为“c”形，因此被称为c形臂。以这种方式，从x射线源发射的x射线可以撞击在图像检测器上并且提供放置在x射线源和图像检测器之间的一个或多个物体的x射线图像。

在许多情况下，c形臂连接到活动臂的一端。在这种情况下，c形臂通常可以升高和降低，从一侧移动到另一侧，和/或围绕一个或多个旋转轴线旋转。例如，c形臂可以沿轨道方向旋转。装置可以直接对c形臂施加制动和/或拖曳(离合器)力，以影响c形臂在轨道方向上的旋转。这些装置还为制动器和离合器使用两个不同的系统，这使得这些装置的设计、制造和组装变得复杂。另外，这些装置不考虑沿c形臂的变化。

技术实现要素：

在范围方面与初始要求保护的主题相一致的某些实施例总结如下。这些实施例不在于限制要求保护的主题的范围，相反，这些实施例仅在于提供本主题的可能形式的简短总结。实际上，本主题可涵盖可类似于或不同于下文所阐述的实施例的各种形式。

根据第一实施例，提供了一种x射线成像系统。x射线成像系统包括x射线辐射源、x射线检测器和c形臂，x射线辐射源设置在c形臂的第一端上，并且x射线检测器设置在与第一端相对的第二端上。x射线成像系统还包括c形臂旋转装置，所述c形臂旋转装置被配置为使c形臂能够相对于c形臂旋转装置沿轨道方向旋转。x射线成像系统还包括联接到c形臂旋转装置的轨道离合器和制动器组件，其中轨道离合器和制动器组件被弹簧加载到c形臂中，并被配置为对c形臂施加拖曳力和制动力，所述拖曳力和制动力沿着c形臂在轨道方向上是一致的，而不管c形臂的横截面轮廓在轨道方向上如何变化。

优选地，其中所述轨道离合器和制动器组件部分地设置在所述c形臂旋转装置内。优选地，所述轨道离合器和制动器组件包括弹簧加载辊，所述弹簧加载辊通过其滚动阻力而用作离合器。其中所述轨道离合器和制动器组件包括制动器衬块，并且其中所述制动器衬块被配置为在施加制动力时直接接触所述辊并且不接触所述c形臂。其中所述轨道离合器和制动器组件包括具有螺纹部分的轴，所述轴经由所述螺纹部分联接至所述制动器衬块，所述轴沿第一方向的旋转被配置为引起所述制动器衬块接触所述辊以施加制动力，并且所述轴沿第二方向的旋转被配置为使所述制动器衬块不接触所述辊。其中所述轨道离合器和制动器组件包括壳体，并且所述辊、所述制动器衬块和所述轴设置在所述壳体内。其中所述轨道离合器和制动器组件包括设置在所述壳体的外侧上的多个螺钉，所述多个螺钉被配置为使得所述轨道离合器和制动器组件能够在沿着所述多个螺钉的相应长度的方向上移动。其中所述轨道离合器和制动器组件包括多个弹簧，所述多个弹簧中的每个弹簧围绕所述多个螺钉中的相应螺钉设置，并且所述多个弹簧被配置为弹簧加载所述轨道离合器和制动器组件。优选地，其中所述轴被配置为沿所述第一方向旋转到第一位置，以使所述制动器衬块以第一摩擦量接触所述辊而施加第一制动力，所述轴被配置为沿所述第一方向旋转到第二位置以使所述制动器衬块以第二摩擦量接触所述辊而施加第二制动力，所述第一摩擦量大于所述第二摩擦量，并且所述第一制动力大于所述第二制动力。

根据第二实施例，提供了一种装置。所述装置包括轨道离合器和制动器组件，所述轨道离合器和制动器组件被配置为联接到c形臂旋转装置，所述c形臂旋转装置使c形臂能够相对于c形臂旋转装置沿轨道方向旋转。轨道离合器和制动器组件包括壳体、辊和制动器衬块。辊和制动器衬块设置在壳体内。当轨道离合器和制动器组件向c形臂施加制动力时，制动器衬块被配置为直接接触辊并且不接触c形臂。

优选地，第二实施例所述装置中所述多个弹簧被配置为弹簧加载所述辊，使得所述辊通过其滚动阻力而用作离合器。优选地，所述轨道离合器和制动器组件包括设置在所述壳体的外侧上的多个螺钉，所述多个螺钉被配置为使得所述轨道离合器和制动器组件能够在沿着所述多个螺钉的相应长度的方向上移动。其中所述轨道离合器和制动器组件包括设置在所述壳体的外侧上的多个螺钉，所述多个螺钉被配置为使得所述轨道离合器和制动器组件能够在沿着所述多个螺钉的相应长度的方向上移动。所述多个弹簧中的每个弹簧围绕所述多个螺钉中的相应螺钉设置。优选地，其中所述轨道离合器和制动器组件包括具有螺纹部分的轴，所述轴经由所述螺纹部分联接至制动器，所述轴沿第一方向的旋转被配置为引起所述制动器衬块接触所述辊以施加制动力，并且所述轴沿第二方向的旋转被配置为使所述制动器衬块不接触所述辊。优选地，其中所述轴被配置为沿所述第一方向旋转到第一位置，以使所述制动器衬块以第一摩擦量接触所述辊而施加第一制动力，所述轴被配置为沿所述第一方向旋转到第二位置以使所述制动器衬块以第二摩擦量接触所述辊而施加第二制动力，所述第一摩擦量大于所述第二摩擦量，并且所述第一制动力大于所述第二制动力。

根据第三实施例，提供了一种装置。所述装置包括轨道离合器和制动器组件，所述轨道离合器和制动器组件被配置为联接到c形臂旋转装置，所述c形臂旋转装置使c形臂能够相对于c形臂旋转装置沿轨道方向旋转。轨道离合器和制动器组件包括壳体、多个弹簧、辊和制动器衬块。辊和制动器衬块设置在壳体内。所述多个弹簧设置在壳体的外侧上。所述多个弹簧被配置为将轨道离合器和制动器组件弹簧加载到c形臂中，使得轨道离合器和制动器组件能够对c形臂施加拖曳力和制动力，所述拖曳力和制动力沿着c形臂在轨道方向上是一致的，而不管c形臂的横截面轮廓在轨道方向上如何变化。

优选地，根据第三实施例所述的装置，其中所述多个弹簧被配置为弹簧加载所述辊，使得所述辊通过其滚动阻力而用作离合器。优选地，根据第三实施例所述的装置，其中当所述轨道离合器和制动器组件向所述c形臂施加制动力时，所述制动器衬块被配置为直接接触所述辊并且不接触所述c形臂。

附图说明

当参考附图阅读以下详细描述时，本发明的这些和其它特征、方面以及优点将变得更好理解，其中在整个附图中相同的标号表示相同的部分，其中：

图1是具有轨道离合器和制动器组件的x射线成像系统(例如移动c形臂成像系统)的实施例的侧视图；

图2是图1的轨道离合器和制动器组件的透视图；

图3是与c形臂旋转装置联接的图1的轨道离合器和制动器组件的侧视图；

图4是图3的轨道离合器和制动器组件以及c形臂旋转装置的横截面侧视图(例如示出了制动器辊组件)；

图5是图3的轨道离合器和制动器组件以及c形臂旋转装置的横截面侧视图(例如示出了弹簧和螺钉)；以及

图6是图1的轨道离合器和制动器组件的柄部的内表面的透视图。

具体实施方式

下面将描述一个或多个特定实施例。为了提供这些实施例的简要描述，可能无法在本说明书中描述实际实施方案的所有特征。应了解，在如任何工程或设计项目的任何此种实际实施方案的开发过程中，众多针对实施方案的决定必须实现开发者的具体目标，例如遵守可能在各个实施方案之间变化的相关系统约束和相关商业约束。此外，应了解，这样的开发工作可能是复杂且耗时的，但对于受益于本发明的所属领域的一般技术人员来说，这些都是设计、制造和生产中的常规任务。

在介绍本主题的各种实施例的元件时，冠词“一”、“所述”意指存在所述元件中的一个或多个。术语“包括”、“包含”和“具有”旨在为包括性的并且意味着可能存在除了所列元件之外的额外元件。此外，以下论述中的任何数值实例旨在为非限制性，并且因此附加的数值、范围和百分比在所公开的实施例的范围内。

以下实施例描述了提供用于向x射线成像系统的c形臂提供制动力和离合力两者的单个系统或组件的装置(例如轨道离合器和制动器组件)。所述装置可以设置在c形臂旋转装置(例如滑架)中，所述c形臂旋转装置使c形臂能够相对于c形臂旋转装置沿轨道方向旋转。所述装置(经由多个弹簧)被弹簧加载到c形臂(其还弹簧加载制动器辊组件)中，使得所述装置能够对c形臂施加拖曳力和制动力，所述拖曳力和制动力沿着c形臂在轨道方向上是一致的，而不管c形臂的横截面轮廓在轨道方向上如何变化。弹簧加载辊通过其滚动阻力而作为离合器。另外，所述装置包括制动器衬块和辊(例如，形成制动器辊组件的一部分)。当所述装置向c形臂施加制动力时，制动器衬块被配置为直接接触辊并且不接触c形臂。因此，通过联接到辊的轮胎和c形臂之间的接触而施加制动力。与过去的离合器和制动装置相比，所述装置具有许多优点。首先，所述装置是单个单元或组件(与用于制动器和离合器的单独系统相反)，这简化了整体结构并因此简化了装置的组装和制造。其次，所述装置能够适应不完美的c形挤出。

图1是具有轨道离合器和制动器组件12的x射线成像系统10(例如移动c形臂成像系统)的实施例的侧视图。尽管示出了移动成像系统，但是下面描述的实施例可以与具有c形臂的任何x射线成像系统(例如，固定成像系统)一起使用。系统10包括c形臂16、图像接收器18(例如x射线探测器)、x射线源20、支撑结构22和轮式基部24。图像接收器18和x射线源20安装在c形臂16上的相对位置(例如端部26、28)处。支撑结构22为c形臂16提供支撑并将c形臂16保持在悬置位置。支撑结构22安装在轮式基部24上，使系统10能够移动。

支撑结构22为c形臂16提供稳定、平衡的支撑。例如，支撑结构22使c形臂16悬置，以用于对患者或物体进行成像。支撑结构22还允许c形臂16绕旋转轴线旋转(例如手动地或使用马达)。例如，c形臂16可以沿轨道方向30旋转。如图所示，支撑结构22包括c形臂旋转装置32(例如滑架或触发器)，其使得c形臂16能够在轨道方向30上相对于装置32沿其导轨14移动或旋转。c形臂旋转装置32的一部分34(包括轮35)设置在导轨14内以使c形臂16能够沿轨道方向30移动或旋转。在某些实施例中，c形臂旋转装置32使得c形臂能够围绕轴线38旋转或触发(例如，如附图标记36所示)，所述轴线38源自c形臂旋转装置32与c形臂16联接的位置。例如，支撑结构22附接到轮式基部24，以重新定位移动c形臂成像系统10。

如图所示，轨道离合器和制动器组件12联接到c形臂旋转装置32(例如设置在c形臂旋转装置32中)。如下面更详细描述的，轨道离合器和制动器组件12形成单个单元或组件，其被配置为向c形臂16施加制动力和离合力两者。具体地，不管c形臂16的横截面轮廓39(例如沿着导轨14)在轨道方向30上的变化如何，组件12始终向c形臂16施加制动力和离合力。另外，经由接触组件的辊的制动器衬块而施加制动力，其中制动器不接触c形臂16。因此，经由辊的轮胎和c形臂16之间的接触而施加制动力。

c形臂16允许图像接收器18和x射线源20安装和定位在待成像的物体(例如患者)周围。例如，c形臂16可以是圆形的c形或弧形构件。c形臂16使得能够相对于位于c形臂16的内部自由空间内的患者或其他物体的宽度和长度而选择性地定位图像接收器18和x射线源20。

例如，图像接收器18可以是用于诊断成像的图像增强器或其他能量接收器。图像接收器18和x射线源20安装在c形臂16上的相对位置(例如端部26、28)处。图像接收器18和x射线源20可以使用c形臂16和支撑结构22围绕物体(例如患者)定位。图像接收器18和x射线源20用于生成表示正在成像的物体的诊断图像。

在操作中，例如，将患者放置在定位在图像接收器18和安装在c形臂16上的x射线源20之间的台上。支撑结构22移动c形臂16。移动c形臂16将图像接收器18和x射线源20定位在相对于患者的期望位置处。图像接收器18可以定位在患者附近以便改善所得到的图像质量。

图2是图1的轨道离合器和制动器组件12的透视图；轨道离合器和制动器组件12包括壳体40(例如滑架或本体)、多个弹簧42、多个螺钉44(例如有肩螺钉)、轮胎46和柄部48(例如致动柄部)。壳体40包围制动器辊组件，所述制动器辊组件包括联接到轮胎46的辊和制动器衬块。制动器辊组件包括具有螺纹部分的轴。螺纹部分联接到制动器衬块。柄部48联接到轴的与螺纹部分相对的端部。柄部48联接到具有齿的城堡状部件。柄部48包括配合在城堡状部件上的齿之间的相应的齿。城堡状部件还围绕轴的与螺纹部分相对的端部布置。柄部48的致动(例如，相对于纵向轴线52的周向旋转50)调节制动器(经由轴)相对于辊的位置。例如，在第一方向上完整的周向旋转50导致制动器衬块接触辊，以使得辊(经由轮胎46)向c形臂16施加制动力。制动器衬块不接触c形臂16。在与第一方向相反的第二方向上完整的周向旋转50导致制动器衬块不再接触辊。在某些实施例中，柄部48可以旋转高达大约75度。柄部48可以在0度(在制动器衬块和辊之间不接触)和75度(在施加完全压力的情况下在制动器衬块和辊之间接触)之间旋转，使得制动器衬块接触辊但对辊施加较小的摩擦以导致部分施加制动力。例如，柄部沿第一方向旋转到第一位置可以使得制动器衬块以第一摩擦量接触辊来施加第一制动力，同时柄部沿第一方向旋转到第二位置可以使得制动器衬块以第二摩擦量(例如，小于第一摩擦量)接触辊来施加第二制动力(例如，小于第二摩擦量)。

如图所示，多个螺钉44(例如，有肩螺钉)穿过基部部分56中的相应开口54从底部表面58延伸到顶部表面60。螺钉44在与纵向轴线52平行的方向上延伸。如图所示，多个螺钉44包括四个螺钉44。在其他实施例中，螺钉44的数量可以变化。多个弹簧42中的每个弹簧42围绕相应螺钉44布置。弹簧42将轨道离合器和制动器组件12(包括制动器辊组件)弹簧加载到c形臂16中。另外，辊的弹簧加载产生滚动阻力，这使得弹簧加载辊能够通过其滚动阻力而用作离合器。由于辊是弹簧加载的，所以辊的加载力是一致的。弹簧的类型和/或弹簧42的压缩长度可以改变，以改变轨道离合器和制动器组件12(包括制动器辊组件)到c形臂16中的加载。另外，改变弹簧的类型和/或弹簧42的压缩长度改变了辊(和轮胎46)的滚动阻力，从而实现了离合(拖曳)力以及操作者必须输入多大的力以沿着轨道方向30移动c形臂16。轮胎46构造成偏转。轮胎46偏转的能力和整个组件12的弹簧加载使组件12能够在c形臂16上施加拖曳力和/或制动力，所述拖曳力和/或制动力沿着c形臂16在轨道方向30上是一致的，而与c形臂16的横截面轮廓39或形状(例如，沿着导轨14)在轨道方向30上的变化无关。

组件12(包括制动器辊组件)沿着螺钉44的相应长度平移或移动，如箭头62所示。组件12没有被螺钉44严格控制。结果，组件12被配置为相对于每个相应的轴线68、52、70而俯仰64、滚动50和摇摆66直到大约5度。另外，当突然的冲击力施加到c形臂16时，组件12在给定的时间段(例如，大约30秒)内(例如，相对于c形臂16径向地)弹跳。组件12俯仰64、滚动50和摇摆66的能力使得振动衰减。组件12衰减振动的能力取决于组件与螺钉44的配合以及碎片密封o形环72的配合/硬度。o形环72围绕壳体40的圆柱形部分设置并接触c形臂旋转装置32的一部分。

组件12的结构和功能使得用户输入(例如，应用制动器)和制动器的有效性对于使用c形臂16的所有不同系统而言保持一致。组件12还减小了操作者用来致动制动器的力。组件12易于使用，需要最少的维护，并且调节快速且容易。

图3是与c形臂旋转装置32联接的图1的轨道离合器和制动器组件12的侧视图；组件12如上所述。如图所示，组件12的一部分设置在c形臂旋转装置32内。组件12延伸穿过c形臂旋转装置32的开口74。柄部48设置在c形臂旋转装置32的本体部分78的顶部表面76的外侧。组件12的部分(例如，联接到辊80的轮胎46、壳体40、弹簧42和螺钉44)延伸超过c形臂旋转装置32的本体部分78的底部表面82。本体部分78还包括开口84(例如，相对于c形臂旋转装置32的纵向轴线86从开口74轴向偏移)，其使得c形臂旋转装置32能够联接到成像系统10(例如经由支撑结构22)。c形臂旋转装置32使得c形臂能够围绕轴线38旋转或触发(例如，如附图标记36所示)，所述轴线38源自c形臂旋转装置32在开口84处与c形臂16(见图1)联接的位置。如图所示，c形臂旋转装置32包括多个辊或轮88，以使得c形臂旋转装置32能够在轨道方向30上沿着c形臂16中的导轨14移动。具体地，多个辊88包括位于组件12两侧的第一组辊90和第二组辊92。

图4和图5是图3的轨道离合器和制动器组件12和c形臂旋转装置32的不同横截面侧视图。通常，组件12和c形臂旋转装置32如上所述。壳体40包围制动器辊组件94，所述制动器辊组件94包括(例如联接到轮胎46的)辊80和制动器衬块96。制动器辊组件94包括具有螺纹部分100的轴98。螺纹部分100联接到(例如，部分地设置在相应的螺纹部分内并且与相应的螺纹部分相连接)制动器衬块96。柄部48联接到轴98的与螺纹部分100相对的端部102。柄部48联接到具有齿106的城堡状部件104。在某些实施例中，柄部48包括配合在城堡状部件104上的齿106之间的内表面110(见图6)上的对应齿108。城堡状部件104还围绕轴98的与螺纹部分100相对的端部102布置。城堡状部件104和轴98可以一起制造为单个单元。

制动器辊组件94可以包括使城堡状部件104能够被调节(例如，由于磨损)的其他部件(例如，垫圈、滚针轴承等)。制动器辊组件94通过经由紧固件114保持在一起的拼合环112而保持组装。载荷被推入拼合环112中。在某些实施例中，o形环72围绕壳体40的圆柱形部分设置并接触c形臂旋转装置32的一部分。o形环72使c形臂旋转装置32内的组件的摆动最小化。

在某些实施例中，辊80可以由任何不会磨伤的硬质材料制成。在某些实施例中，辊80可以由硬质阳极化铝制成。在某些实施例中，制动器衬块96可以是镀镍的。

柄部48的致动(例如，相对于纵向轴线52的周向旋转50，见图2)调节制动器衬块96(经由沿着轴98的螺纹部分100的移动)相对于辊80的位置。例如，在第一方向上完整的周向旋转50导致制动器衬块96接触辊80(如图4所示)，以使得辊80(经由轮胎46)向c形臂16施加制动力。制动器衬块96不接触c形臂16。在与第一方向相反的第二方向上完整的周向旋转50导致制动器衬块96不再接触辊80。在某些实施例中，柄部48可以旋转高达大约75度。柄部48可以在0度(在制动器衬块96和辊80之间不接触)和75度(在施加完全压力的情况下在制动器衬块96和辊80之间接触)之间旋转，使得制动器衬块96接触辊80但对辊施加较小的摩擦以导致部分施加制动力。

如图所示，多个螺钉44(例如，有肩螺钉)穿过基部部分56中的相应开口54从底部表面58延伸到顶部表面60。螺钉44在与纵向轴线52平行的方向上延伸。组件12(包括制动器辊组件94)沿着螺钉44的相应长度平移或移动。多个弹簧42中的每个弹簧42围绕相应螺钉44布置。弹簧42将轨道离合器和制动器组件12(包括制动器辊组件94)弹簧加载到c形臂16中。另外，辊80的弹簧加载产生滚动阻力，这使得弹簧加载辊80(经由轮胎46)能够通过其滚动阻力(例如由于接触压力)而用作离合器。由于辊80是弹簧加载的，所以辊80的加载力是一致的。弹簧的类型和/或弹簧42的压缩长度可以改变，以改变轨道离合器和制动器组件12(包括制动器辊组件94)到c形臂16中的加载。另外，改变弹簧的类型和/或弹簧42的压缩长度改变了辊80(和轮胎46)的滚动阻力，从而实现了离合(拖曳)力以及操作者必须输入多大的力以沿着轨道方向30移动c形臂16。轮胎46构造成偏转。轮胎46偏转的能力和整个组件12的弹簧加载使组件能够在c形臂16上施加拖曳力和/或制动力，所述拖曳力和/或制动力沿着c形臂16在轨道方向30上是一致的，而与c形臂16的横截面轮廓39或形状在轨道方向30上的变化无关。

本文公开的实施例的技术效果包括在向x射线成像系统的c形臂提供制动力和离合力两者的单个系统或组件中提供轨道离合器和制动器组件。所述组件被弹簧加载到c形臂中，并被配置为一致地沿着c形臂施加制动力和离合力两者，而不管c形臂(例如，导轨)的横截面轮廓在轨道方向上的变化。组件12的结构和功能使得用户输入(例如，应用制动器)和制动器的有效性对于使用c形臂16的所有不同系统而言保持一致。组件12还减小了操作者用来致动制动器的力。组件12易于使用，需要最少的维护，并且调节快速且容易。

此书面描述使用实例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使所属领域的技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何所并入的方法。本发明的可获专利的范围由权利要求书界定，且可包括所属领域的技术人员所想到的其它实例。如果此类其它实例具有并非不同于权利要求书的字面语言的结构要素，或如果它们包括与权利要求书的字面语言无实质差异的等效结构要素，那么它们既定在权利要求书的范围内。