JPH11506692A - 医療診断装置用の対象検出器及び関連する駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 電磁気的な近接センサ（２０−１，２０−２，２０−３，２０−４）を含み、それらはセンサの直前にある対象（例えば２８）の存在を検出する医療診断及び／又は治療装置。各主駆動方向（例えば３４−４）は２つの隣接する近接センサ（２０−１，２０−４）間の外角（α₄）を実質的に半分にするように主駆動方向（３４−１，３４−２，３４−３、３４−４）を近接センサに結合させ、これら２つの隣接する近接センサにより関連する主駆動方向（３４−４）での変位が阻止されることによりやり過ごす動きの全てがなお可能であり、衝突に導く全ての動きが阻止される。

Description

【発明の詳細な説明】 医療診断装置用の対象検出器及び関連する駆動装置 本発明は ＊ 可動部分に設けられ、それぞれが問題のセンサの近傍の対象の存在を検出す るように配置された多数の近接センサと、 ＊ 各近接センサの検出出力信号を形成する手段と、 ＊ 装置の可動部分の動きを駆動する駆動ユニットと、 ＊ 検出出力信号に依存して駆動ユニットを制御する制御手段と を含み、装置の可動部分の近傍で対象の存在を検出する検出装置を含む医療診断 及び／又は治療装置に関する。 この種の装置は米国特許第４９８７５８３号から知られている。 医療用診断及び／又は治療用の装置は放射送信機及び放射受信機を含む。これ に関する例はＸ線源及び通常画像増倍器として構成されるＸ線受容器を設けられ た医療用Ｘ線装置がある。これら２つの要素は相互にある距離を置いて配置され 、検査又は処置される患者はＸ線源と画像増倍器との間に配置される。Ｘ線源と 画像増倍器は画像が体（「対象」）の所望のスライスが形成されるように患者の 体に関して配置される。そのような装置の向きと位置はモーター駆動によりしば しば調整される。一般的に言って、本発明の説明では対象は検査される患者の体 を意味するものであり、又は検査される他の対象、装置を操作する人の体又は体 の一部、装置それ自体又は隣の装置の部分、又は装置の部品の動きの路に入る他 の障害物である。 そのような装置はしばしばいわゆるＣアーム、即ち案内又は軌道を介してそれ 自体の面で（即ちＣアームがある面に垂直な軸に関して）回転可能であり、それ 自体の面は該面内に位置する軸に関して回転可能である円形の支持体からなる。 更にまたしばしば多くの変 位の他の可能性もまた提供される。 装置の使用中に例えば画像増倍器のような可動な部分は画像の所望の明瞭性を 達成するために検査される対象の近くに接近する。画像増倍器はＸ線を受容する よう比較的大きな前面を有し、この前面又はその周辺上の各点は検査される対象 に接触しうる。そのような衝突は画像増倍器の動きのどのような方向ででも生じ うる。それは好ましくなく、故にそのような装置はその可動な部分の近傍に対象 が出現するのを検知する検知装置を有する。 モーター駆動装置の場合には特にそのような検出装置を設けることは重要であ る。対象が装置の可動な部分から所定の小さな距離内で検出されたときに装置の （その部分の）動きは衝突を回避するために停止される。 上記米国特許ＵＳ４９８７５８３は医療Ｘ線装置を開示し、それは障害物と接 触しうる装置の部分に設けられる。これらのセンサは障害物と装置の可動部分と の間の衝突の検出を可能にする。装置は障害物との衝突の検出の後に駆動器が衝 突の方向と反対の方向に動作することを確実にし、それにより可動部分は衝突後 に障害物からすぐに後退して離れる。後退する動作はセンサと障害物との間の接 触がもはや検出されなくなるとすぐに停止される。その後に再度の衝突を回避し 、再び装置の正常な動作を達成するために操作スタッフが制御システムをスイッ チオフし、その後に再びスイッチオンすることが必要である。この装置を用いる と衝突が発生することのみを検出可能であるが、装置は衝突の方向を知ることは なく、それにより衝突の方向と反対の方向にやり過ごす動作をなすために装置の 可動部分を制御することはできない。 本発明の目的は衝突の検出の直後に多くの方向に動くことが可能である上記の 装置を提供することにある。 この目的を達成するために本発明による装置は近接センサは接続点毎の位置で 実質的に連続であり、駆動ユニットは近接センサの接 続点の数と等しい多数の主駆動方向で装置の可動部分を駆動するよう配置され、 各主駆動方向は２つの隣接する近接センサ間の外角を実質的に半分にし、制御手 段は外角が問題の主駆動方向を決定するセンサにより専ら影響される主駆動方向 で駆動がなされるよう配置されることを特徴とする。 駆動ユニットは駆動動作に対して一以上のモーターを含む。例えば４つのよう な複数のモーターを用いるときに４つの連続なセンサが用いられた場合には各モ ーターは平坦な面内で相互に垂直な４つの方向の一つで駆動するよう設けられる 。モーターの一つのみが動作され、他のモーターがなおスイッチオフのままであ る場合には装置の問題の可動部分は関連する方向のみに動く；この特殊な場合に この方向は主駆動方向と称される。唯一のモーターのようにより少ないモーター が用いられるときに結合メカニズムは装置の可動部分の動きにモーターの動きを 伝動するために必要である。そこでこのメカニズムは４つの相互に垂直な動きの それぞれに対して結合を提供し、それで全体で４つの結合体が存在する。結合体 の一つのみが実際に形成され、他の結合体がなお不作動である場合には装置の問 題の可動部分は関連する方向のみに動く；幾つかの（４つの）モーターを含む状 況に関して、この方向はまた主駆動方向と称される。 連続センサは装置の可動部分の周囲の全体又は一部分を覆い、障害物はセンサ により覆われた周囲のいずれの点にも存在しうる。連続センサの各対に対して主 駆動方向はセンサに関して概略対称的に向けられるよう選択される。障害物が与 えられたセンサの前に現れた場合にはセンサの両側に画成された動きの方向（接 続点のそれぞれに関する主駆動方向）のみが阻止される。これは障害物との衝突 に導く動きの方向が存在するためである。他の全ての動きの方向は阻止されず、 故に衝突の直後の装置の動きの所望の柔軟性に貢献する。 本発明の好ましい実施例では近接センサは円の一部を形成し、そ れは好ましくは共に全円を形成する。斯くして形成されたセンサの円は装置の可 動部分の周囲に配置され、（例えば患者に向かう画像増倍器の端）、それにより この検出器組立体は画像増倍器の周囲の全体の領域をカバーする。 本発明の更なる実施例では別のモーターが各主駆動方向に対して設けられる。 主駆動方向のそれぞれは問題の方向へ割り当てられた別のモーターにより実現さ れる。可動な部分の任意の動きは２つのモーターの組合せにより実現され、可動 な部分の動きの制御は斯くして簡単化される。 本発明の実施例では近接センサは電磁気型であり、各近接センサの検出出力信 号を形成する手段はセンサの数に等しい受信機の数により形成され、各受信機は センサのそれぞれ一つに関連し、問題の近接センサからの検出信号を受信し、検 出信号に対応する検出出力信号を形成するよう配置される。 電磁気的、特に容量性センサを含む実施例はセンサの近傍に存在するがそれと 接触しない障害物がまた検出可能であるという利点を有する。装置の可動な部分 は障害物が接近すると既に減速されており、それにより障害物に接触する必要は ない。各センサと関連する受信機の使用はセンサからの検出信号の電子的処理を 可能にする。 本発明のこれらの及び他の特徴は以下に示す実施例を参照した説明により明ら かとなる。 図１は障害物の存在の電磁気的検出が本発明によりなされる医療Ｘ線装置の概 観図である。 図２ａは本発明により解決された問題を示す弧の形のセンサーの中心に垂直に 延在する４つの主駆動方向を有する医療用Ｘ線装置の４つの隣接するセンサの概 略を示す。 図２ｂは各々が２つの隣接する近接センサ間の外角の実質的に半分である４つ の主駆動方向を有する本発明による医療用Ｘ線装置の ４つの隣接するセンサの概略を示す。 図３は全ての方向に駆動する一つのモーターにより図１の装置の可動部分の動 きを駆動する駆動ユニットの概略を示す。 図１はＸ線装置の形の医療診断及び／又は治療装置の概観図である。Ｘ線装置 はＸ線源４及びＸ線画像増倍器６が設けられている支持体２を含むように構成さ れる。支持体は円の弧として形成され、それにより案内又は軌道８により円の弧 の面に垂直に延在する軸に関して回転可能である。この種の支持体はＣアームと して知られている；一般的に言って、それらはまた円の弧の面内に延在する軸に 関しても回転可能である。後者の動きに対する回転メカニズムは図には示されて いない。支持体２と案内８により形成される組立体はまた軸１０に関して回転可 能である。この軸は台１２上に設けられ、これは必要ならば動くように構成され る。Ｘ線源４及びＸ線検出器６は好ましくはまた支持体２に関して変位可能であ る。これらの部品の容易な変位のために図に示されないモーター駆動が設けられ る。この例では検査され又は処置される患者の体である検査される対象はテーブ ル（図示せず）上に配置され、これは画像増倍器６とＸ線源４との間に配置され る。上記のＣアーム２の動きの可能性の結果として画像増倍器６及びＸ線源４の ような部品は患者に関して全ての所望の方向に対して位置決め可能であり、画像 は全ての所望のスライスで形成されうる。 移動可能な故に画像増倍器６及びＸ線源４のような可動部品は検査される患者 の体又は他の障害物と接触するようになるおそれがある。これは好ましくなく、 故に本発明の実施例の画像増倍器は装置の可動な部分の近傍にある対象の存在を 検出する検出装置を含む。検出装置は送信ユニット１６と検出ユニット１８とを 含む。環状電極１６として形成される組１６は４つの弧の形の電極としてなり、 その近傍で電磁界を発生するよう画像増倍器７の端の周囲に配置さ れる。検出ユニットの組１８は環状電極１８として形成され、それは電極１６に より発生され、検出される対象により歪まされた電磁界を検出するために画像増 倍器６の端の周りの電極１６の近傍に配置される。環状電極１６、１８の各々は 方向に対する感応性を得るためにそれぞれ環状の弧１６−１，１６−２，１６− ３，１６−４及び１８−１，１８−２，１８−３，１８−４に更に分割される。 環状センサ１６−１，１８−１；１６−２，１８−２；１６−３，１８−３；１ ６−４，１８−４の各対は近接センサを構成する。 図２ａは本発明により解決される問題を説明するために図１の医療Ｘ線装置の ４つの近接センサの概略を示す。この図は４つの近接センサ２０−１，２０−２ ，２０−３，２０−４（図１の環状センサ１６−１，１８−１；１６−２，１８ −２；１６−３，１８−３；１６−４，１８−４の対に対応する）を示す。これ らの扇形の近接センサのそれぞれはその直前の障害物の存在のみを検出するよう 配置される。制御装置２４は近接センサの各々に接続される信号導電体２２−１ ，２２−２，２２−３又は２２−４を介して供給されるセンサ信号により障害物 の存在についての情報を与えられ、該制御装置は近接センサの各々の検出出力信 号を形成する手段（図示せず）を含む。そのような手段は増幅器、同期検出器、 比較器、及び当業者に知られている他の信号処理手段を含む。センサ信号に応答 して制御装置２４は出力導電体２５上に検出出力信号を発生し、この信号は以下 に記載される駆動ユニットを制御するために用いられる。 ２つの対象２８、３０は近接センサ２０−４の直前に存在する。装置の可動部 分（画像増倍器）は４つのモーター（図示せず）により駆動され、各々は主駆動 方向３２−１，３２−２，３２−３又は３２−４の一つへの動きを実現する。こ の構成で画像増倍器の各動きは２つの主駆動方向の組合せにより実現され、それ は一般的に加算され、その各々は異なる速度を有する。各モーターは近接センサ のみにより制御される時間が仮定され、それにより各近接センサは一つの主駆動 方向のみでの動きを許容し、又は阻止する。唯一の対象２８が現れる場合にはそ れは近接センサ２０−４により検出され、ここで他のセンサは対象を検出しない 。この状況で主駆動方向３２−１の方向での画像増倍器の動きは阻止されない。 何故ならば近接センサ２０−１は対象を検出しないからである。主駆動方向３２ −４の方向での画像増倍器の動きのみが阻止される。それにもかかわらず画像増 倍器が主駆動方向３２−１の方向に変位されるときに対象２８と衝突する。故に 画像増倍器の駆動を制御するこの方法は衝突に対する保護にしばしば適切ではな い。 上記の状態は与えられた主駆動方向での動きを関連する近接センサのみならず 隣接する近接センサにもまた依存するようにすることにより回避されうる。示さ れた場合ではこれは主駆動方向３２−１での動きは近接センサ２０−１のみなら ず、近接センサ２０−４，２０−２にもまた依存することを意味する。対象２８ の存在は近接検知器２０−４により検出され、斯くして主駆動方向３２−１での 変位は阻止されるが、更なる問題が生ずる。それは図２ａに示されるように近接 センサ２０−４の直前の対象３０の存在が主駆動方向３２−１での変位をまた阻 止する近接センサ２０−４により検出されることである。しかしながらこの状況 ではこの動きは対象３０の存在により阻止されない対象３０に関するやり過ごす 動きを表す。故に画像増倍器を隣接する近接センサに依存させることにより第一 の問題は解決されたが、新たな問題が発生した。 上記問題は図２ｂに示されるように主駆動方向を近接センサと結合することに より解決される。本発明によればこの図で４つの主駆動方向３４−１，３４−２ ，３４−３、３４−４の方向は各主駆動方向が実質的に２つの隣接する近接セン サ間の外角を半分にするよう選択される。主駆動方向３４−１，３４−２，３４ −３、３４−４はそれぞれのセンサ２０−１，２０−２，２０−３，２０−４に より専ら影響され、そのそれぞれの外角α₁、α₂、α₃、α₄は問題の主駆動方向 を決定する。これは例えば方向３４−１への変位はそのような変位がセンサ２０ −１又はセンサ２０−２のいずれによっても阻止されない場合にのみ生じうるこ とを意味する。 位置２８での対象はセンサ２０−４により専ら検出される。このセンサは方向 ３４−４での変位を阻止し、それによりこの方向での変位を含むいかなる動きも センサ２０−１が対象を検出しない場合でさえ生じない。方向３４−３の変位成 分を有する変位はまたセンサ２０−４により阻止される。方向３４−１、３４− ２の変位成分を有する変位はやり過ごす変位を構成し、センサ２０−４により阻 止されない。この例は主駆動方向及び近接センサが図２ｂに示されるように結合 されるときに衝突に対する全ての可能性が回避され、全てのやり過ごす動きが許 容されることを示す。 図３は全ての方向を駆動するために一のモーターを用いる図１に示される装置 の可動部分の動きを駆動する駆動ユニットの概略を示す。別のモーターを各主駆 動方向に対して設けることが可能なことは勿論であり、唯一のモーターが全ての 方向を充分駆動することがまた可能である。この目的のために駆動モーター３６ は外側に延在する区同軸３８を含み、それから４つの結合体４０−１，４０−２ ，４０−３，４０−４が接続される。結合体のそれぞれは軸３８の回転を関連す る伝動ユニット４２−１，４２−２，４２−３、４２−４に伝動する、又は伝動 しない。結合体４０−１，４０−２，４０−３，４０−４はそれぞれの主駆動方 向＋Ｘ，−Ｘ，＋Ｙ，−Ｙに対して用意される。伝動ユニット４２のそれぞれは 関連する主駆動方向に対する変位メカニズム（図示せず）に結合される。伝動ユ ニットは可変伝動比でモーター３６の駆動を変位メカニズムへ伝動するよう設け られる。結合体４０の動作又は非動作と同様に伝動比はそれ自体が信号伝導体４ ６上の信号により制御される制御ユニットにより制御される。これらの信号は信 号導電体２５から発生され る；しかしながらそれらはコンピュータ（図示せず）のような中央制御ユニット からもまた発生されうる。 与えられた方向での変位は２つの主駆動方向の重み付きの結合により実現され る。しかしながら主駆動方向の全ての結合が許容されているわけではない。＋Ｘ ，−Ｘ，＋Ｙ，−Ｙの結合は阻止される。例えばセンサ２０−１の中心に垂直な 方向での変位は方向＋Ｙ（即ち主駆動方向３４−１）及び−Ｘ（即ち主駆動方向 ３４−４）での等しい変位の加算により得られる。これは結合体４０−２及び４ ０−３を軸３８に結合させることにより、伝動ユニット４２−２及び４２−３に 対する同じ伝動比を調整することにより達成される。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． ＊ 可動部分に設けられ、それぞれが問題のセンサの近傍の対象の存在を検出す るよう配置された多数の近接センサ（１６、１８）と、 ＊ 各近接センサの検出出力信号を形成する手段と、 ＊ 装置の可動部分の動きを駆動する駆動ユニット（３６−４４）と、 ＊ 検出出力信号に依存して駆動ユニットを制御する制御手段（２４、４４）と を含み、装置の可動部分（６）の近傍で対象（２８、３０）の存在を検出する検 出装置（１６、１８）を含む医療診断及び／又は治療装置であって、 ＊ 近接センサ（２０−１，２０−２，２０−３，２０−４）は接続点毎の位置 で実質的に連続であり、 ＊ 駆動ユニット（３６−４４）は近接センサの接続点の数と等しい多数の主駆 動方向（３４−１，３４−２，３４−３、３４−４）で装置の可動部分（６）を 駆動するよう配置され、各主駆動方向は２つの隣接する近接センサ間の外角（α₁ 、α₂、α₃、α₄）を実質的に半分にし、 ＊ 制御手段は外角（α₄）が問題の主駆動方向を決定するセンサ（２０−１， ２０−４）により専ら影響される主駆動方向（例えば３４−４）に駆動がなされ るよう配置される ことを特徴とする装置。 ２． 近接センサは円の一部を形成する請求項１記載の装置。 ３． ４つの近接センサは共に全円を構成する請求項２記載の装置。 ４． 別のモーターが各主駆動方向に対して設けられている請求項２又は３記載 の装置。 ５． 近接センサは電磁気型であり、各近接センサの検出出力信号を形成する手 段はセンサの数に等しい多数の受信機により形成され、各受信機はセンサのそれ ぞれ一つに関連し、問題の近接センサからの検出信号を受信し、検出信号に対応 する検出出力信号を形成するよう配置されている請求項１乃至４のうちのいずれ か１項記載の装置。