专利名称：X光透视成象用的包括气动弹簧的抗衡l－形支承臂装置的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及一种X射线成象系统，更具体地说，涉及一种具有扭转抗衡横向转动机构的移动式C-形支架装置。
通常希望从许多不同的位置上对病人照X射线，最好是不需要频繁地改变病人的位置。已经开发的可移动C-形支架的X射线诊断设备，如
图1所示，能满足这些要求并且已经为外科医学领域和其它治疗过程所广知。通过利用目前众所周知的C-形支架设计，能不改变病人的位置而从不同的角度和位置对病人照X射线。用于X射线设备的C-形支架支承结构不会过分地阻塞病人周围的空间，使医生能进行处理或照顾到病人而不需要重复地移动和更改X射线设备。
参见图1，表示已有技术实施的移动式C-形支架装置，用10整体表示移动式C-形支架装置。术语“C-形支架”通常是指一个图1所示细长的在“C”形相对两末端终止的C-形部件12。一个X射线源32和一个图象接收器34通常分别以相对的方向安装在C-形支架12的两末端或末端附近，用处于悬挂位置的L形支承臂来支承C-形支架12。在C-形支架12的C-形内的空间为医生处理病人提供场所而基本上不受X-光支承结构的干扰。通常支承结构安装在轮子25上，使整个装置10能从一个房间移至另一房间，并且当医生做手术或检查时能沿着病人的身长移动，保证在处理过程中把如心脏内导管、长骨钉等器件放在适当的位置。
通常安装C-形支架12使其能以两个自由度转动，即绕两个垂直轴转动，也就是说，与L形支承臂23的转动轴重合的一个轨道转动轴26和一个横向转动轴30。更准确地说，C-形支架12可滑动地安装在L形支承臂23上，能使C-形支架12绕轴轨道转动轴26作轨道旋转运动，由此可使X射线源32和图象接收器34选择性定向在横向、垂直或二者之间的位置。通过L-形支承臂23的转动C-形支架也能绕横向转动轴30横向旋转，即，沿垂直于轨道的方向转动，从而以能根据病人的长度和宽度有选择地调整X-光源32和接收器34的位置。C-形支架12绕两轴26和30的旋转可动性使医生以最佳的角度给病人照X射线，针对特定的被成象的构造部位情况来确定最佳角度。
C-形支架设备的设计者和制造商面临着许多问题。用于支承处于各种悬挂位置的C-形支架并使其转动的支承结构必须足够坚固，以能经受住巨大的扭力、拉力和压应力。该支承结构还必须足够重并有一个足够大的底脚，以避免由于C-形支架12和L形支承臂23绕横向转动轴30水平转动时导致设备的重心显著偏移而引起的翻倾。
还希望平衡可转动的结构(即，C-形支架12，X射线源32，图象接收器34，以及L-形支承臂23)以便只需要相当小的物理作用力使C-形支架12绕轴26和30转动。在需要非常小的扭转力来使C-形支架绕轴26和30转动的情况下，实现此目的一个方法是设计其重心尽可能地与轴26和30接近的可转动机构，如果重心不与轴26和30重合的话；并且因此只需要非常小的物理作用力。
然而，为了在某些临床应用中占有优势，在某些C-形支架的设计中，可转动机构的重心必须与横向转动轴30隔开一段实际距离。这样的C-形支架设计被认为是绕横向转动轴“失去平衡”的。在这样的不平衡的方案中，当L-形支承臂23绕横向转动轴30转动时，必须施加较大的扭转力。即使一般水平的医生通常有足够强的体力，用体力能使L-形支承臂绕其横向转动轴转动，但需要医生从要完成的其它的更重要的工作中抽出身来。进一步说来，不平衡结构对病人和操作员是危险的。例如，需要更坚固和更有力的制动机构来防止C-形支架12猛烈地向下倾倒，碰到和伤害想不到的人。
已经做了努力去减少使L-形支承臂23绕横向转动轴30转动和定位所需的费力大小。这种已有技术的例子是美国专利No.4,995,046(于1990年9月4日颁发给Siczekt等人)，在该专利中公开了具有L-形支承臂的传统C-形支架。该装置包括由手动曲柄控制的齿轮驱动机构，用于使L-形支承臂绕其横向转动轴转动。因而由手动曲柄齿轮机构克服了上面所述的费体力问题，但是手动曲柄使用起来慢并且费时间。
值得注意的是，就申请人所知，尚没有已有技术能提供一种抗衡机构来克服在转动机构的重心偏离横向转动轴较大距离时所产生的“失去平衡”状态。因此，在C-形支架X射线成象设备的领域，好象长期需要用于可转动机构的抗衡机构，该可转动机构绕横向转动轴的是“失去平衡”的。
因此，本发明的一个目的是提供一种具有扭转抗衡水平转动机构的X射线定位装置。
本发明的另一目的是提供设计和制造简单的X射线定位装置。
用于C-形支架装置的X射线定位装置的具体实施例能实现上面的目的和其它没有具体描述的目的，在可转动机构的重心在C-形支架的横向转动轴下面时，该X射线定位装置是失去平衡的。该定位装置包括常规的将C-形支架保持在其上的L-形支承臂，其中扭转阻力器位于L-形支承臂内。该扭转阻力器可以是气动弹簧，例如，以其一端枢轴连接到地面支承架(如常规的支撑底座)上的固定位置，并以其相对的一端通过球窝接头连接到L-形支承臂上。气动弹簧的枢轴连接在横向转动轴的下面，从而引起气动弹簧产生绕横向转动轴转动的扭转力，该扭转力与当可转动机构的重心与横向转动轴不垂直对准时由重力产生的扭转负载的方向相反。
本发明另外的目的和优点在下面的描述中将被提到，并且一部分将很明显，或者通过不用非常的实验来实施本发明而了解到。本发明的目的和优点可借助于在权利要求书中具体提出的方案和组合来实现和得到。
下面结合附图对本发明的详细描述，将使本发明的上述及其它的目的、特征和优点变得更清楚，在附图中
图1是典型的已有技术的C-形支架装置的C-形支架设备的侧视图；图2是按照本发明原理制造的C-形支架定位装置的侧视图；图3是图2所示C-形支架定位装置的正面的、旋转的、局部剖视图；图4A是图2所示C-形支架定位装置处于第一不旋转的位置或“中间的0°”位置时的正面剖视图；图4B是图2所示C-形支架定位装置处于“+90°”的旋转位置时的正面剖视图；图4C是图2所示C-形支架定位装置处于“180°”的旋转位置时的正面剖视图；图4D是图2所示C-形支架定位装置处于“270°”或“-90°”的旋转位置时的正面剖视图；图5是图2所示的C-形支架定位装置的部件分解透视图。
为了便于理解本发明的原理，参照附图中所描述的实施例并用专门的文字描述了这些实施例。然而不用说，并不由此限制本发明的范围。得到本发明公开文本的有关领域的普通技术人员通常会想到的在此描述的本发明的任何变化和进一步的修改，以及在此描述的本发明原理的任何附加应用，都认为在权利要求所限定的本发明的范围之内。
申请人已经发现，通过增加扭转抗衡水平转动机构能大大地提高“失去平衡”的C-形支架装置的可操作性，尤其是重心不与横向转动轴一致的C-形支架装置的可操作性。申请人已增加了装置，它能减少并在某些情况下几乎消除在C-形支架装置绕其横向转动轴转动时由重力产生的转矩(gravity-induced torsion)的作用。
将会知道，已有技术的C-形支架装置通常包括一个在连接点28点可滑动地与C-形支架12相连接的向下延伸的L形支承臂23，如图1所示。通过支撑底座24使L形支承臂23处于悬挂状态，并且，高压电缆50从支撑底座24延伸经过L形支架23和C-形支架12与X射线源32和图象接收器34相连接，以便给X射线源32和图象接收器34供给满足要求的电能。C-形支架12可沿轨道绕轨道旋转轴26旋转，而L形支承臂23能绕横向转动轴30转动而使C-形支架12横向转动。图象接收器34和X射线源32与L-形支承臂23和C-形支架12一起共同构成一种重心落在横向转动轴之下的X射线装置。当L-形支承臂23绕横向转动轴30转动时，这种结构在重力作用下产生一个偏心的横向力矩臂，因此，需要医生做工作。
现在参见图2-3，物理和工程领域的普通技术人员将懂得，当X射线系统的重心40在与轴30垂直对准时，重力不会产生绕横向转动轴30旋转的扭转力。然而，如物理和工程领域的普通技术人员还知道的那样，一旦L-形支承臂23绕横向轴30转动到重心40偏离与轴30垂直对准至任何程度时，偏心率增加，从而重力46作用在力矩臂(在重心40和通过横向转动轴30的垂直线44之间的垂直距离)上并产生绕轴30的扭转负载48。认为该扭转负载48趋于使X射线设备翻倒，除非由设备的重量来抗衡，和/或由反作用力来抗衡。扭转负载48妨碍L-形支承臂23试图绕横向转动轴30转动，使医生转动L-形支承臂23更困难。
申请人已发明了一种装置，该装置采用在关键地方放置气动弹簧(gas spring)52的方式来提供反作用扭转负载51，该反作用扭转负载51与在重力46的作用下产生的扭转负载48的方向相反。气动弹簧52最好存在所示出的L-形支承臂23内。尽管本发明涉及C-形支架装置的所有悬挂装置的抗衡，但是，因为本发明的关键在于L-形支承臂23，所以在图2中用虚线简单地描绘了C-形支架12、X射线源32和图象接收器34。在图2中也用虚线描绘了支撑底座24。
将气动弹簧52的一端连接到枢轴接地点(pivotal ground point)54上(下面将更详细地解释)，另一端连接到L-形支承臂上的点56上，气动弹簧52产生对L-形支承臂的反作用力58。如图3所示，当L形支承臂23处于任何转动位置(除与横向轴30垂直对准以外的任何位置)时，由气动弹簧52产生的力58沿气动弹簧52的轴作用，产生力58的垂直和水平分量。力58的水平分量有助于形成反作用扭转负载51。例如，气动弹簧52可设计成能减少重力转矩48的作用，而且甚至对L形支承臂23的某些旋转位置能消除重力转矩48的作用。
随着L形支承臂23的旋转，由气动弹簧52产生的力58围绕接地点(ground point)54旋转。当L形支承臂旋转到如图3所示的偏心位置时，所包括的外部力概括如下垂直方向。重力46向下作用在X射线设备上，并且气动弹簧52产生的力58的一个分量垂直向下作用在L形支承臂23上，由支撑底座24来抵消这两个力的作用，支撑底座24通过向上的力60向上作用于在水平旋转轴30的L形支承臂23上。
扭转方向。当重心40偏离横向轴30时重力46的一部分偏离横向轴30，产生顺时针方向的扭转力48，其由气动弹簧52产生的力58来抵消力48的作用，气动弹簧52产生“逆时针”方向扭转力51，因为气动弹簧52的连接地点54偏离横向轴30。
简明扼要地说，设置产生从接地点作用在L-形支承臂23上的压力58的力源(如气动弹簧52)接地点不与横向转动轴30重合(在此情况下为接地点54)，能用于产生反作用的扭转负载51。可由相应的物理和工程领域的普通技术人员将力58的大小设计成能产生大小与重力转矩48的大小基本匹配的反作用力转矩51。当然，正如相应的物理和工程领域的普通技术人员所知道的那样，重力转矩48和反作用力转矩51的大小随着L-形支承臂23绕横向轴转动而变化。因此，如果力58相对不变，则在L-形支承臂23的所有位置反作用力转矩51大小的变化也将相对地与重力转矩48的变化一致。对于L-形支承臂23的所有取向，仍然由气动弹簧52产生的反作用力转矩51来克服重力转矩48的大部分作用。
接地点54最好是气动弹簧52与L-形支承臂23的闸轮(如图5所示)的枢轴连接，闸轮连接到支撑底座24上，因而称为接地点。连接点56最好是球窝接头(在图5中比较清楚地示出)，这是机械连接领域所公知的，因而，连接点56是允许三维运动的万向接头。
概括地讲，L-形支承臂23和C-形支架12可以组合起来作为一个悬挂装置来描述，该悬挂装置在第一枢轴连接点可移动地与支撑底座24耦合，用于使X射线源32和图象接收器34处于悬挂位置，并使所述X射线源32和图象接收器34绕转动运动轨迹相对于所述支撑底座24转动到各种位置。
气动弹簧52仅仅是产生扭转力的装置的一个例子。任何适于产生转矩的装置或方法都在本发明的范围内，不管是现在已知的还是以后创造的，因为本发明包括简单地产生绕横向轴30转动的转矩的广泛概念，该转矩反作用于在可转动机构的重心不与所述横向转动轴30重合时产生的重力转矩。可用扭转弹簧、压力弹簧、拉簧，或任何其它合适放置的扭转力源代替气动弹簧52。
将会知道，在此比较宽地可将气动弹簧52(或上面描述的其任何等同物)描述为增强装置，用于将除支撑底座24提供的任何支承力以外的支承力施加到悬挂装置上(例如L-形支承臂23和C-形支架12的组合)。“由支撑底座24提供的支承力”的概念，包括在支撑底座24和L-形支承臂23之间的任何枢轴连接，包括任何螺母、螺钉或其它紧固件，简言之，在“支承力”的概念中包括用于使L-形支承臂23保持在适当位置的支撑底座的任何特征。因此，上面所述的除“支承力”之外的任何力都在“加强装置”的范围内，气动弹簧52是其一种简单的形式。
在此也可比较宽地将气动弹簧52(或上面所描的其任何等同物)描述为与支撑底座24耦合的压力装置，用于给悬挂装置(例如组合的L-形支承臂23和C-形支架12)提供附加的支承作用。应该知道，另外可将气动弹簧52描述为给悬挂装置(L-形支承臂23和C-形支架12)或X射线装置(L-形支承臂23，C-形支架12，X射线源32和图象接收器34)提供支承。
换句话说，还可将气动弹簧52描述为枢轴连接到支撑底座24和悬挂装置(例如，L-形支承臂23)上的膨胀/收缩装置，用于给所述悬挂装置提供在与横向轴不相交的方向上的压力，这是在L-形支承臂23处于除0°或180°之外的转动位置(分别如图4A和4C所示)时存在的一种状态。
如图4A-4D所示，当位于图4A所示的0°不转动位置时气动弹簧52处于收缩状态。当L-形支承臂转动时，枢轴接地点54保持不动，从而引起气动弹簧52响应L-形支承臂23的向上的枢轴运动(注意，图4C所示在180°位置的最向上位置表示处于其最大膨胀状态的气动弹簧52)而膨胀，并且响应L-形支承臂向下的枢轴运动而收缩。
在此也可比较宽地将气动弹簧52(或上面所述的其任何等同物)描述为抗衡装置，用于给悬挂装置(L-形支承臂23和C-形支架12)施加扭转阻力，从而阻碍绕横向轴30产生的相反的扭转负载。
通常的情况是，重心40至少比横向轴30低3英寸，例如4英寸。在此情况下，给定各种X射线设备的部件(L-形支承臂23，C-形支架12，X射线源32，图象接收器34)的重量，最好使用能产生约900-920磅压力的气动弹簧52，枢轴接地点54最好比横向轴30低1.2英寸，因而在所述轴30之间的1至2英寸的范围内。例如，枢轴接地点54最好在横向轴30的下面并在重心40的上面。
下面描述本发明的另一方面，如图2-3所示。当X射线定位装置(装置部件L-形支承臂23，C-形支架12，X射线源32，图象接收器34)处于正常的、可操作工作位置时，在枢轴接地点54和连接点56之间延伸的线不是水平和垂直的(注意，与图2中的垂直线64比较)，从而L-形支承臂23绕横向轴30的旋转运动在多个平面内的连接点56处产生枢轴运动，其中该连接点包括一个万向接头。
将会知道，L-形支承臂23的主要部分沿通常的非直线轨迹延伸，气动弹簧52沿通常的直线轨迹延伸。通过观察图4A-4D还将看到，气动弹簧52相对于L-形支承臂的取向随着L-形支承臂绕横向轴30的转动而变化。因而，在大多数情况下，即使不是L-形支承臂23的所有位置，但是气动弹簧52相对于L-形支承臂23的主要部分最好是非平行的。
使气动弹簧52成形、设计和定位成能产生大小至少为500英寸-磅的、绕横向转动轴30的反作用扭转力51，至少为800英寸-磅更好，最好是至少1000英寸-磅。
参见图4A-4D，表示各种转动上的L-形支承臂23和所连接的气动弹簧52。在图4A中，表示出位于第一非转动或“中间0°”位置的L-形支承臂23。在图4B中，表示出位于“+90°”转动位置的L-形支承臂23。在图4C中，表示出位于“180°”转动位置的L-形支承臂23。在图4D中，表示出位于“270°”或“-90°”转动位置的L-形支承臂23。
将会知道，气动弹簧52包括圆柱体62和可滑动地设置在所述圆柱体62内的轴64。气动弹簧52按已有技术公知的方式操作，以产生一个最好约为900-920磅的压力，该力具有较小的变动，取决于轴64从圆柱体62延伸多远。例如，可将气动弹簧52设计成能产生所希望的大小的压力，该力与在接地点54和横向轴30之间的距离一起起作用来产生反作用扭转力矩51，对于L-形支承臂23的至少一个位置该反作用扭转力矩51与重力扭转力矩48相等。
由于接地点54保持不变，故在L-形支承臂23向上绕横向轴30转动时气动弹簧52必须增加长度。相反地，通过轴64缩回到圆柱体62中，在L-形支承臂23向下转动时气动弹簧52减少长度。
在图5中，示出了在L-形支承臂23和支撑底座24之间的界面有各种操作部件的L-形支承臂23和气动弹簧52的部件分解透视图。将会知道，L-形支承臂23包括一个使其沿所希望的转动取向保持适合位置的制动机构，该机构包括制动传动器70、制动轴72、转动制动器74、轴承76、盖板78、轴承80、锁紧垫圈82、锁紧螺母84、闸轮86、制动瓦88、以及一对把手90，用于有选择地驱动和释放用于L-形支承臂23的制动部件。L-形支承臂帽94连接到L-形支承臂23上并盖住该部件。
横臂92是支撑底座24的-个部件并将L-形支承臂23支承在其上，闸轮86最好固定到横臂92上。气动弹簧52最好在54处枢轴连接到闸轮86上(图2和图3)，因此点54是接地点，因为闸轮86基本上是支撑底座24的固定延伸，支撑底座24在操作期间位于静态位置的地上。当然，支撑底座24最好是可移动的，通过其轮子25从一个位置移动到另一位置，通常是在房间之间的健康护理设施中。
根据上面描述的特征和它们的组合，定位X射线设备的优选方法包括如下步骤(a)将带有支承的X-光源和图象接收器悬挂在可绕横向轴转动的悬挂装置上，其中X-光源、图象接收器和悬挂装置一起构成重心与所述横向转动轴不共轴的X射线装置；(b)绕横向转动轴转动悬挂装置，从而产生绕横向转动轴转动的重力扭转力；以及(c)使转矩产生部件与悬挂装置耦合，从而产生绕横向转动轴转动的、与重力扭转力方向相反的反作用转矩。
应当理解，上面描述的方案仅仅是本发明原理的应用性描述。可由本领域的技术人员在不脱离本发明范围和实质的情况下做出各种修改和可替换的方案，并且所附的权利要求在于覆盖这样的修改和方案。因此，当本发明已经在附图中示出，并且上面已结合目前认为是本发明的最实用的和优选的实施例具体并详细地描述了本发明时，在不脱离在此提出的原理和概念的情况下做出多种修改，包括但不局限于尺寸、材料、形状、形成、功能和操作方式、装配、以及使用的变化，对本领域普通技术人员来说是显而易见的。
权利要求
1.一种X射线定位装置，包括一个支撑底座；一个C-形支架，和分别安装在C-形支架上两相对位置的一个X射线源和一个图象接收器；一个支承臂，以其一端枢轴连接到支撑底座上的第一枢轴连接点，并以其另一端可滑动地连接到C-形支架上，其中第一枢轴连接点与横向转动轴重合，从而使支承臂可有选择地相对支撑底座绕所述横向转动轴转到所选择的横向位置；一个气动弹簧，枢轴连接到支撑底座上的第二枢轴连接点，并且离开所述第二枢轴连接点延伸到支承臂上的第三连接点中，其中所述第二枢轴连接点与第一枢轴连接点隔开。
2.如权利要求1所述的装置，其中支承臂、C-形支架、X射线源和图象接收器共同构成具有重心的X射线装置；并且第二枢轴连接点在第一枢轴连接点的下方，从而使气动弹簧能够施加反作用扭转力，反抗当X射线装置的重心偏离与横向转动轴垂直的一条垂直线时产生的不平衡扭转力。
3.如权利要求1所述的装置，其中支承臂的大多数部分为细长的部件；气动弹簧包括一个细长部件；对于所述支承臂相对支撑底座的大多数位置，相对于所述的支承臂的大多数部分按非平行取向的方式设置所述气动弹簧，从而产生绕横向转动轴转动的所希望大小的扭转力。
4.如权利要求1所述的装置，其中支承臂、C-形支架、X射线源和图象接收器共同构成具有重心的X射线装置，当支承臂在第一不转动位置时，所述重心在横向转动轴下方。
5.如权利要求4所述的装置，其中当支承臂在第一不转动位置时，所述重心至少在横向转动轴下面的3英寸处。
6.如权利要求1所述的装置，其中当X射线定位装置处于正常的、可操作工作位置时，对于相对支撑底座的支承臂的大部分位置，在第二枢轴连接点和第三连接点之间延伸的线不是水平和垂直的，从而使支承臂绕横向转动轴的旋转运动在多个平面中的第三连接点处产生枢轴运动，其中第三连接点包括一个万向接头。
7.如权利要求1所述的装置，其中当支承臂在第一不转动的位置时，第二枢轴连接点在第一枢轴连接点的下面并在X射线系统重心的上面。
8.如权利要求7所述的装置，其中第二枢轴连接点在第一枢轴连接点的下面，两者的距离在约1英寸至2英寸的范围内，并且X射线系统的重心位于横向转动轴下面的至少3英寸距离处。
9.如权利要求1所述的装置，其中气动弹簧包括给支承臂施加压力的装置，所述气动弹簧与支承臂和支撑底座以如下的方式相连接，与压力共同起作用来产生绕横向转动轴转动的反作用扭转力，该反作用扭转力基本上与当支承臂在另一转动位置时重力绕横向转动轴转动所产生的相反方向的扭转力相等。
10.如权利要求9所述的装置，其中C-形支架、X射线源、图象接收器和支承臂共同构成具有重心的X射线装置；其中所述重心与横向转动轴相隔一分开的距离，并因此通过支承臂的旋转运动而位于绕横向转动轴转动的轨道运动轨迹中；其中分开的距离和X射线装置的重量的结合要求由气动弹簧施加的压力超过900磅，以便产生基本上与由重力产生的相对扭转力相等的反作用扭转力。
11.如权利要求1所述的装置，其中支承臂包括一个具有中心轴的细长部件；其中气动弹簧包括一个具有中心轴的细长部件，该细长部件的中心轴相对支承臂的中心轴保持非平行的取向。
12.如权利要求1所述的装置，其中整个气动弹簧在支承臂内。
13.一种X射线定位装置，包括一个支撑底座；枢轴连接到支撑底座上的悬挂装置，用于使X射线源和图象接收器保持悬挂位置和用于使X射线源和图象接收器相对所述支撑底座绕横向转动轴转动；以及将扭转阻力施加到悬挂装置上用的抗衡装置，从而阻止绕横向轴产生的相对的扭转负载。
14.如权利要求13所述的装置，其中抗衡装置包括产生绕横向轴转动的至少500英寸-磅的扭转阻力用的部件。
15.如权利要求13所述的装置，其中抗衡装置包括产生绕横向轴转动的至少800英寸-磅的扭转阻力用的部件。
16.如权利要求13所述的装置，其中抗衡装置包括产生绕横向轴转动的至少1000英寸-磅的扭转阻力用的部件。
17.如权利要求13所述的装置，进一步包括部分由悬挂装置构成的X射线装置，所述悬挂装置包括C-形支架和枢轴连接到支撑底座上并且可滑动地连接到C-形支架上的支承臂，所述X射线装置进一步包括X射线源和图象接收器，其中，当支承臂在第一不转动的位置时X射线装置的重心在横向转动轴下面。
18.如权利要求13所述的装置，其中抗衡装置包括枢轴连接到支撑底座和悬挂装置上的膨胀/收缩部件，用于沿不与横向转动轴相交的方向给所述悬挂装置施加压力。
19.如权利要求13所述的装置，其中膨胀/收缩部件包括一个气动弹簧。
20.如权利要求13所述的装置，其中抗衡装置包括膨胀/收缩部件，膨胀/收缩部件用于响应至少一部分悬挂装置的向上的枢轴运动而膨胀，并响应所述部分悬挂装置的向下的枢轴运动而收缩。
21.如权利要求13所述的装置，其中悬挂装置包括C-形支架和枢轴连接到支撑底座上并可滑动地连接到C-形支架上的支承臂，整个抗衡装置位于支承臂内。
22.一种X射线定位装置，包括一个支撑底座；一个X射线装置，该X射线装置包括X射线源、图象接收器和悬挂装置；所述悬挂装置在横向转动轴上与支撑底座枢轴连接，用于使X射线源和图象接收器保持在悬挂位置，并使所述X射线源和图象接收器绕横向转动轴转动；以及与支撑底座耦合的压力装置，通过给所述X射线装置施加压力而给X射线装置提供附加的支承。
23.如权利要求22所述的装置，其中以如下的方式和配置为压力装置定位，使其压力产生绕横向转动轴转动的转矩。
24.如权利要求22所述的装置，其中悬挂装置的大多数部分为细长的部件；压力装置包括一个细长部件；其中对于所述悬挂装置相对支撑底座的大多数位置，相对于悬挂装置所述大多数部分，按非平行取向的方式设置所述压力装置，从而产生绕横向轴转动的所希望大小的扭转力。
25.如权利要求22所述的装置，其中当悬挂装置在第一不转动位置时X射线装置的重心在横向转动轴的下面。
26.如权利要求25所述的装置，其中当悬挂装置在第一不转动位置时所述X射线装置的重心至少在横向转动轴下面的3英寸处。
27.如权利要求22所述的装置，其中悬挂装置包括一个支承臂，以其一端枢轴连接到与横向转动轴重合的支撑底座上的第一枢轴连接点上；压力装置枢轴连接到支撑底座上的第二枢轴连接点上并且离开所述第二枢轴连接点延伸到支承臂上的第三连接点中，其中所述第二枢轴连接点与第一枢轴连接点隔开。
28.如权利要求22所述的装置，其中当X射线定位装置处于正常的、可操作工作位置时，在第二枢轴连接点和第三连接点之间延伸的线不是水平和垂直的，从而使悬挂装置绕横向转动轴的旋运动在多个平面中的第三连接点处产生枢轴运动，其中，第三连接点包括一个万向接头。
29.如权利要求27所述的装置，其中当悬挂装置在第一不转动的位置时，第二枢轴连接点在第一枢轴连接点的下面并在X射线系统的重心的上面。
30.如权利要求29所述的装置，其中第二枢轴连接点在第一枢轴连接点的下面，两者的距离在约1英寸至2英寸的范围内，并且X射线系统的重心位于横向转动轴下面的至少3英寸处。
31.如权利要求27所述的装置，其中压力装置与悬挂装置和支撑底座以如下的方式相连接与压力共同起作用来产生绕横向转动轴转动的反作用扭转力，该反作用扭转力基本上与当悬挂装置在另一转动位置时重力绕横向转动轴转动所产生的相反方向的扭转力相等。
32.如权利要求31所述的装置，其中X射线装置的重心与横向转动轴相隔一分开的距离，并因此通过悬挂装置的旋转运动而位于绕横向转动轴转动的轨道运动轨迹中；其中分开的距离和X射线装置的重量的结合要求由压力装置施加的压力超过900磅，以便产生基本上与由重力产生的扭转力相等的反作用扭转力。
33.如权利要求22所述的装置，其中压力装置包括一个气动弹簧。
34.如权利要求22所述的装置，其中悬挂装置包括一个具有中心轴的细长部件；压力装置包括一个细长部件，该细长部件在连接点处与支撑底座相连并从所述连接点延伸进入另一连接点而到达悬挂装置，该压力装置具有相对悬挂装置的中心轴保持非平行取向的中心轴。
35.如权利要求22所述的装置，其中悬挂装置包括C-形支架，和与支撑底座枢轴连接并可滑动地与C-形支架相连的支承臂；其中整个压力装置位于支承臂内。
36.一种X射线诊断设备使用的X射线定位装置，所述装置包括一个支撑底座；一个悬挂装置，以第一枢轴连接点可动地耦合到支撑底座上，用于使X射线源和图象接收器保持悬挂位置，并使所述X射线源和图象接收器相对所述支撑底座绕旋转运动轨迹转动而到各种位置；以及增强部件，用于将除由支撑底座提供的任何支承力之外的支承力施加给悬挂装置。
37.如权利要求36所述的装置，其中悬挂装置包括C-形支架，和枢轴连接到支撑底座并可滑动地连接到C-形支架上的支承臂，其中整个增强部件位于支承臂内。
38.如权利要求36所述的装置，其中悬挂装置、X射线源和图象接收器共同构成具有重心的X射线装置；其中增强部件在第二连接点与支撑底座耦合，第二连接点在第一连接点的下方，从而使所述增强部件能够施加反作用扭转力，反抗当X射线装置的重心偏离与第一枢轴连接点对准的垂直线时产生的不平衡扭转力。
39.如权利要求36所述的装置，其中增强部件包括用于在与由支撑底座提供的任何支承力不同的方向上给悬挂装置施加支承力的部件。
40.如权利要求36所述的装置，其中增强部件包括膨胀/收缩部件，膨胀/收缩部件用于响应至少一部分悬挂装置向上的枢轴运动而膨胀，并响应所述部分悬挂装置的向下的枢轴运动而收缩。
41.如权利要求40所述的装置，其中膨胀/收缩部件以其第一部分连接到支撑底座上的静止位置，并以其第二部分连接到相对支撑底座可运动的悬挂装置的一部分上。
42.如权利要求40所述的装置，其中膨胀/收缩部件进一步包括一个气动弹簧。
43.如权利要求42所述的装置，其中增强部件包括C-形支架，和枢轴连接到支撑底座上并可滑动地连接到C-形支架上的支承臂，所述支承臂包括一个主要的细长部分；其中气动弹簧通常沿不与支承臂的主要细长部分平行的直线方向延伸。
44.如权利要求42所述的装置，其中整个气动弹簧位于支承臂内。
45.一种X射线定位装置，包括一个支撑底座；一个C-形支架；和分别安装在C-形支架上两相对位置的一个X射线源和一个图象接收器；一个支承臂，以其一端枢轴连接到支撑底座上的第一枢轴连接点，并以其第二端可滑动地连接到C-形支架上，其中第一枢轴连接点与横向转动轴重合，从而使支承臂可有选择地相对支撑底座绕所述横向转动轴转到所选择的横向位置；一个气动弹簧，枢轴连接到支撑底座上的第二枢轴连接点，并且离开所述第二枢轴连接点延伸到支承臂上的第三连接点中，其中所述第二枢轴连接点与第一枢轴连接点隔开；其中，支承臂、C-形支架、X射线源和图象接收器共同构成具有重心的X射线装置；并且第二枢轴连接点在第一枢轴连接点的下方，从而使气动弹簧能够施加反作用扭转力来反抗当X射线装置的重心偏离与横向转动轴垂直的一条垂直线时产生的不平衡扭转力；其中，支承臂的大多数部分为细长的部件；气动弹簧包括一个细长部件；对于所述支承臂相对支撑底座的大多数位置，相对于所述的支承臂的大多数部分按非平行取向的方式设置所述气动弹簧，从而产生绕横向转动轴转动的所希望大小的扭转力。其中，支承臂、C-形支架、X射线源和图象接收器共同构成具有重心的X射线装置，当支承臂在第一不转动位置时，所述重心在横向转动轴下方；其中，当支承臂在第一不转动位置时，X射线装置的重心至少在横向转动轴下面的3英寸处；其中，当X射线定位装置处于正常的、可操作工作位置时，对于相对支撑底座的支承臂的大部分位置，在第二枢轴连接点和第三连接点之间延伸的线不是水平和垂直的，从而使支承臂绕横向转动轴的旋转运动在多个平面中的第三连接点处产生枢轴运动，其中第三连接点包括一个万向接头；其中，当支承臂在第一不转动的位置时，第二枢轴连接点在第一枢轴连接点的下面并在X射线系统重心的上面；其中，第二枢轴连接点在第一枢轴连接点的下面，两者的距离在约1英寸至2英寸的范围内，并且X射线系统的重心位于横向转动轴下面的至少3英寸距离处；其中，气动弹簧包括给支承臂施加压力的装置，所述气动弹簧与支承臂和支撑底座以如下的方式相连接，与压力共同起作用来产生绕横向转动轴转动的反作用扭转力，该反作用扭转力基本上与当支承臂在另一转动位置时重力绕横向转动轴转动所产生的相反方向的扭转力相等；其中，C-形支架、X射线源、图象接收器和支承臂共同构成具有重心的X射线装置；其中所述重心与横向转动轴相隔一分开的距离，并因此通过支承臂的旋转运动而位于绕横向转动轴转动的轨道运动轨迹中；其中分开的距离和X射线装置的重量的结合要求由气动弹簧施加的压力超过900磅，以便产生基本上与由重力产生的相对扭转力相等的反作用扭转力；其中，支承臂包括一个具有中心轴的细长部件；其中气动弹簧包括一个具有中心轴的细长部件，该细长部件的中心轴相对支承臂的中心轴保持非平行的取向；其中，整个气动弹簧在支承臂内；其中，气动弹簧包括膨胀/收缩部件，膨胀/收缩部件用于响应至少一部分悬挂装置的向上枢轴运动而膨胀，并响应所述部分悬挂装置的向下枢轴运动而收缩。
46.一种给X射线设备定位的方法，所述方法包括如下步骤(a)将带有支承的X-光源和图象接收器悬挂在可绕横向轴转动的悬挂装置上，其中X-光源、图象接收器和悬挂装置一起构成重心与所述横向转动轴不共轴的X射线装置；(b)绕横向转动轴转动悬挂装置，从而产生绕横向转动轴转动的重力扭转力；以及(c)使转矩产生部件与悬挂装置耦合，从而产生绕横向转动轴转动的、与重力扭转力方向相反的反作用转矩。
全文摘要
一种用于C－形支架部件的X射线定位装置,其在可转动机构的重心在C－形支架的横向转动轴下面时“失去平衡”。该定位装置包括常规的将C－形支架保持在其上的L－形支承臂,其中一扭转阻力器位于L－形支承臂内。扭转阻力器可以是气动弹簧,例如,以其一端枢轴连接到如普通支撑底座上的固定位置,以相对的一端通过球窝接头连接到L－形支承臂上。气动弹簧的枢轴连接在横向转动轴的下面,从而引起它产生绕横向转动轴转动的扭转力,其与可转动机构的重心与横向转动轴不垂直对准时由重力产生的扭转负载方向相反。
文档编号A61B6/00GK1249163SQ99120339
公开日2000年4月5日 申请日期1999年9月21日 优先权日1998年9月21日
发明者杰弗·裴特 申请人:Oec医疗系统公司