寝台装置及び画像診断装置
【課題】大型化を防ぐことができる寝台装置及び画像診断装置を提供する。
【解決手段】被検体Ｐが載置される天板４１と、天板４１を長手方向へ移動可能に支持する寝台フレーム４２と、寝台フレーム４２の下側に配置され、寝台フレーム４２を上下駆動するための動力を発生するモータ５０、このモータ５０から出力される動力の回転速度を変速する変速機構５１、及び変速機構５１で変速された動力を上下方向への動力に変換して寝台フレームに伝達する変換機構５２を有する上下駆動機構４５と、天板４１上に被検体Ｐが載置された際に上下駆動機構４５にかかる負荷を検出する負荷検出器４６とを備え、負荷検出器４６により検出された検出信号に基づいて、変速機構５１の変速比を可変制御する。
【解決手段】被検体Ｐが載置される天板４１と、天板４１を長手方向へ移動可能に支持する寝台フレーム４２と、寝台フレーム４２の下側に配置され、寝台フレーム４２を上下駆動するための動力を発生するモータ５０、このモータ５０から出力される動力の回転速度を変速する変速機構５１、及び変速機構５１で変速された動力を上下方向への動力に変換して寝台フレームに伝達する変換機構５２を有する上下駆動機構４５と、天板４１上に被検体Ｐが載置された際に上下駆動機構４５にかかる負荷を検出する負荷検出器４６とを備え、負荷検出器４６により検出された検出信号に基づいて、変速機構５１の変速比を可変制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、画像診断に用いられる寝台装置及び画像診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
被検体を撮影して画像診断を行う画像診断装置には、Ｘ線ＣＴ装置、ＭＲＩ装置、ＰＥＴ装置、Ｘ線診断装置などがある。この画像診断装置は、撮影を行うための開口部を有する架台部を備え、その開口部に臥した被検体の撮影が行われる。また、循環器用のＸ線診断装置は、Ｃ字形の端部に対向して配置されたＸ線発生器及びＸ線検出器を備えた撮影部を有し、Ｘ発生器及とＸ線検出器の間（開口部）に臥した被検体の撮影が行われる。
【０００３】
ところで、開口部への移動は、寝台装置を用いて行われる。この寝台装置は、被検体が載置される天板を上下方向及び長手方向へ移動するための駆動部を備えている。そして、想定される上限の体重を有する被検体が載置された天板を上下方向に駆動でき、且つ装置の大きさが所定の大きさに収まるように、機構部品及び電気部品が選定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２２８８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、近年、被検体の体重は増加する傾向にあり、体重の上限を上げようとすると、機構部品や電気部品の定格を上げる必要があるため、大型化する問題がある。
【０００６】
実施形態は、上記問題点を解決するためになされたもので、大型化を防ぐことができる寝台装置及び画像診断装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記問題を解決するために、実施形態の寝台装置は、被検体が載置される天板と、前記天板を長手方向へ移動可能に支持する寝台フレームと、前記寝台フレームの下側に配置され、前記寝台フレームを上下駆動するための動力を発生するモータ、このモータから出力される動力の回転速度を変速する無段又は有段の変速機構、及びこの変速機構で変速された動力を上下方向への動力に変換して前記寝台フレームに伝達する変換機構を有する上下駆動機構と、前記天板上に前記被検体が載置された際に前記上下駆動機構にかかる負荷を検出する負荷検出器と、前記負荷検出器により検出された検出信号に基づいて、前記変速機構の変速比を可変制御する制御部とを備えたことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成を示すブロック図。
【図２】実施形態に係る寝台部の構成の一例を示す図。
【図３】実施形態に係る上下駆動部の構成の一例を示す図。
【図４】実施形態に係る上下駆動機構の構成の一例を示す図。
【図５】実施形態に係る変速機構の構成の一例を示す図。
【図６】実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の動作を示すフローチャート。
【図７】実施形態に係る寝台フレームを上方向へ駆動するときのモータの回転速度及び変速機構の変速比の変更の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して実施形態を説明する。なお、実施形態における撮影部を備えた画像診断装置として、Ｘ線診断装置、Ｘ線ＣＴ装置、ＭＲＩ装置、ＰＥＴ装置等に用いることができるが、ここではＸ線ＣＴ装置に用いた実施形態について説明する。
【００１０】
図１は、実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成を示したブロック図である。このＸ線ＣＴ装置１００は、被検体ＰにＸ線を照射し、被検体Ｐを透過したＸ線を検出して撮影を行う撮影部１０と、撮影部１０で撮影により生成された投影データから画像データを生成して表示する画像処理部３０と、被検体Ｐを撮影部１０へ移動する寝台部４０と、種々のコマンドの入力等を行なう操作部８０と、撮影部１０、画像処理部３０、及び寝台部４０を統括して制御するシステム制御部９０とを備えている。
【００１１】
撮影部１０は、寝台部４０により被検体Ｐが送り込まれる円筒状の開口部１１と、被検体Ｐの周囲を回転しながら被検体Ｐに対してＸ線を照射するＸ線管１２と、Ｘ線管１２を照射駆動する高電圧発生器１３とを備えている。また、Ｘ線管１２からのＸ線照射により被検体Ｐを透過したＸ線を検出するＸ線検出器１４と、Ｘ線検出器１４で検出された検出信号を収集して投影データを生成するデータ収集部１５とを備えている。
【００１２】
また、撮影部１０は、データ収集部１５で生成された投影データを画像処理部３０に出力するための送信部及び受信部を有するデータ伝送部１６と、Ｘ線管１２、高電圧発生器１３、Ｘ線検出器１４、データ収集部１５、及びデータ伝送部１６の送信部を支持する回転フレーム１７と、回転フレーム１７を回転駆動する回転駆動部１８とを備えている。
【００１３】
画像処理部３０は、撮影部１０のデータ伝送部１６から出力される投影データを保存する記憶部３１と、記憶部３１に保存された投影データを再構成して画像データを生成する再構成部３２と、再構成部３２で生成された画像データを表示する表示部３３とを備えている。
【００１４】
寝台部４０は、図２に示すように、撮影部１０の近傍に配置される。そして、被検体Ｐが載置される天板４１と、天板４１を長手方向である矢印Ｌ１方向及び矢印Ｌ２方向へ移動可能に支持する寝台フレーム４２と、寝台フレーム４２に支持され、天板４１を矢印Ｌ１方向及びＬ２方向へ駆動する長手駆動部４３と、寝台フレーム４２を上下方向へ駆動する上下駆動部４４とを備えている。
【００１５】
操作部８０は、キーボード、トラックボール、ジョイスティック、マウスなどの入力デバイスや表示パネル、更には各種スイッチなどを備えたインターラクティブなインターフェースであり、被検体ＰのＩＤ、氏名などの被検体情報や、撮影体位、撮影部位、Ｘ線の照射条件などの各種撮影条件の入力や各種コマンドの入力等を行なう。
【００１６】
システム制御部９０は、ＣＰＵと記憶回路を備え、操作部８０から入力された入力情報を一旦記憶した後、これらの入力情報に基づいて投影データの生成、画像データの生成と表示等に関する制御などシステム全体の制御を行う。
【００１７】
次に、図１乃至図５を参照して、寝台部４０の上下駆動部４４の構成の詳細を説明する。
図３は、寝台部４０の上下駆動部４４の構成の一例を示した図である。この上下駆動部４４は、寝台フレーム４２の下側に配置され、寝台フレーム４２を上下駆動する上下駆動機構４５と、天板４１上に被検体Ｐが載置された際に上下駆動機構４５にかかる負荷を検出する負荷検出器４６と、上下駆動機構４５を制御する上下駆動制御部４７とを備えている。そして、上下駆動機構４５及び上下駆動制御部４７は、最大で例えば３００ｋｇの体重（最大体重）を有する被検体Ｐが天板４１上に載置された際に寝台フレーム４２を上方向へ駆動することができる機構部品や電気部品で構成される。
【００１８】
図４は、上下駆動機構４５の構成の一例を示した図である。この上下駆動機構４５は、寝台フレーム４２を上下駆動するための動力を発生するモータ５０と、このモータ５０から出力される動力の回転速度を変速する変速機構５１と、変速機構５１で変速された動力を上下方向への動力に変換して寝台フレーム４２に伝達する変換機構５２と、モータ５０、変速機構５１、及び変換機構５２を支持する下部支持体５３とを備えている。
【００１９】
モータ５０は、例えばエンコーダを備えたサーボモータであり、出力軸が変速機構５１に連結されている。そして、寝台フレーム４２を上下駆動するための動力を変速機構５１に出力する。
【００２０】
図５は、変速機構５１の構成の一例を示した図である。この変速機構５１は、変速比を無段階又は有段階に変更することができる変速機構であり、以下ではリングコーン式の無段変速機構の例を示す。
【００２１】
変速機構５１は、モータ５０の出力軸に連結された入力軸５１１と、入力軸５１１に嵌合された円錐面を有する太陽コーン５１２とを備えている。また、２つの第１及び第２の円錐面を有し、第１の円錐面が太陽コーン５１２の円錐面と圧接して配置された複数の遊星コーン５１３を備えている。また、各遊星コーン５１３を回転自在に保持するコーンホルダ５１４と、コーンホルダ５１４に嵌合された出力軸５１５とを備えている。
【００２２】
また、変速機構５１は、各遊星コーン５１３の第２の円錐面上をスライド可能に配置され、且つ、各遊星コーン５１３の第２の円錐面と内周面が圧接して各遊星コーン５１３の回転方向に対して固定配置された環状のリング５１６と、リング５１６を各遊星コーン５１３の第２の円錐面に沿って第２の円錐面の頂点側の方向である矢印Ｌ３方向及び第２の円錐面の底面側の方向である矢印Ｌ４へ駆動する変速駆動部５１７とを備えている。
【００２３】
入力軸５１１は、モータ５０から出力される動力により、太陽コーン５１２を回転させる。太陽コーン５１２は、各遊星コーン５１３を回転させる。各遊星コーン５１３の回転方向に対してリング５１６が固定されているため、各遊星コーン５１３は自転しながら、太陽コーン５１２の周りを公転する。この公転が、コーンホルダ５１４を回転させ、コーンホルダ５１４は出力軸５１５を回転させる。
【００２４】
ここで、上下駆動制御部４７の制御に基づき変速駆動部５１７がリング５１６をＬ３又はＬ４方向へ移動することにより、各遊星コーン５１３のリング５１６に対する接触有効半径が変化するため、各遊星コーン５１３の公転速度が変化する。これにより、入力軸５１１の回転速度を出力軸５１５の回転速度で除した値である変速比を、所定の範囲で無段階に変更することができる。
【００２５】
そして、リング５１６をＬ３方向の限界位置まで移動すると、入力軸５１１に対して出力軸５１５の回転速度が減速され、回転速度が最も低速となる最小の変速比を示し、出力軸５１５から最大のトルクを得る。また、リング５１６をＬ４方向の限界位置まで移動することにより、入力軸５１１に対して出力軸５１５の回転速度が減速され、回転速度が最も高速となる最大の変速比を示し、出力軸５１５から最小のトルクを得る。
【００２６】
これにより、最大体重を有する被検体Ｐが天板４１上に載置された際に、最小又は最小付近の変速比で寝台フレーム４２を上方向へ駆動することにより、モータ５０及び上下駆動制御部４７の電気部品にかかる負荷を軽減することができる。
【００２７】
なお、モータ５０から出力される動力により回転する駆動プーリ、この駆動プーリと対を成す従動プーリ、駆動プーリ及び従動プーリに巻回されたベルト、並びに可動シーブを回転軸方向に駆動して駆動プーリ及び従動プーリの直径を変化させる変速駆動部により構成され、各プーリの直径を変化させることにより変速比を無段階に変更することができる変速機構を用いて実施するようにしてもよい。また、モータ５０から出力される動力により回転する駆動歯車、この駆動歯車と係合する歯数が異なる複数の従動歯車、駆動歯車と従動歯車間に設けるクラッチ、並びに駆動歯車と各従動歯車との噛み合わせ及びクラッチの連結と切断を行う変速駆動部により構成され、駆動歯車と各従動歯車との組み合わせを変更することにより変速比を複数の有段階に変更すことができる変速機構を用いて実施するようにしてもよい。
【００２８】
図４に示した変換機構５２は、変速機構５１の出力軸５１５に一端部が連結されたリードスクリュー５２１と、リードスクリュー５２１に係合するリードナット５２２と、リードナット５２２に連結された２つのＬＭガイド５２３とを備えている。また、下部支持体５３上に固定され、各ＬＭガイド５２３をＬ１方向及びＬ２方向へスライド可能に支持する２つのＬＭガイドレール５２４と、傾動可能に一端部が各ＬＭガイド５２３に支持され、中央部の貫通孔にピン５２５が遊貫された２つの第１のアーム５２６とを備えている。
【００２９】
また、変換機構５２は、傾動可能に各第１のアーム５２６の他端部を支持すると共に寝台フレーム４２を支持する上部支持体５２７と、傾動可能に一端部が下部支持体５３に支持され、各第１のアーム５２６と交差する中央部の貫通孔にピン５２５が遊貫された第１のアーム５２６と同じ長さを有する２つの第２のアーム５２８とを備えている。また、傾動可能に各第２のアーム５２８の他端部を支持する２つのＬＭガイド５２９と、上部支持体５２７に固定され、各ＬＭガイド５２９をＬ１方向及びＬ２方向へスライド可能に支持する２つのＬＭガイドレール５３０とを備えている。
【００３０】
そして、変速機構５１で変速された動力がリードスクリュー５２１に出力されると、リードスクリュー５２１は、リードナット５２２をＬ１方向又はＬ２方向に移動させる。リードナット５２２は、各ＬＭガイド５２３をＬ１方向又はＬ２方向へスライドさせる。各ＬＭガイド５２３は、第１及び第２のアーム５２６，５２８を傾動させ、各ＬＭガイド５２９をＬ１方向又はＬ２方向へスライドさせる。この傾動及びスライドが、上部支持体５２７を下方向又は上方向へ移動させる。これにより、寝台フレーム４２を下方向又は上方向へ駆動する。
【００３１】
図３に示した負荷検出器４６は、天板４１上に被検体Ｐが載置された際に上下駆動機構４５にかかる負荷を検出する。ここでは、上下駆動機構４５にかかる負荷は、例えば寝台フレーム４２を上下方向に駆動するモータ５０にかかる負荷であり、寝台フレーム４２を上下方向へ駆動しているときのモータ５０の消費電流を検出する。
【００３２】
なお、負荷検出器として上下駆動機構４５と寝台フレーム４２の間に寝台フレーム４２の重量を検出するロードセルを設け、上下駆動機構４５にかかる寝台フレーム４２の重量を、上下駆動機構４５にかかる負荷として検出するように実施してもよい。
【００３３】
上下駆動制御部４７は、上下駆動機構４５のモータ５０を駆動するドライバ４７１と、負荷検出器４６からの消費電流を検出した検出信号及びモータ５０からのエンコーダの信号に基づいて上下駆動機構４５を制御するコントローラ４７２とを備えている。そして、モータ５０の回転速度を可変制御する。また、負荷検出器４６により検出された検出信号に基づいて変速機構５１の変速比を可変制御する。
【００３４】
以下、図１乃至図７を参照して、Ｘ線ＣＴ装置１００の動作の一例を説明する。
図６は、Ｘ線ＣＴ装置１００における寝台部４０の動作を示したフローチャートである。また、図７は、寝台部４０の寝台フレーム４２を上方向へ駆動するときの上下駆動機構４５における変速機構５１の変速比及びモータ５０の回転速度の変更の一例を示した図である。
【００３５】
Ｘ線ＣＴ装置１００の寝台部４０における天板４１の高さは被検体Ｐの乗降が容易な高さ（乗降高さ）をホームポジションとして停止している。天板４１上に被検体Ｐが載置された後、天板４１を撮影部１０で撮影が可能な高さ（撮影高さ）まで上方へ移動させる入力が操作部８０から行われると、Ｘ線ＣＴ装置１００は、動作を開始する（図６のステップＳ１）。
【００３６】
システム制御部９０は、寝台部４０における上下駆動部４４の上下駆動制御部４７に天板４１の上方向への移動を指示する。上下駆動制御部４７は、上下駆動機構４５における変速機構５１の変速比を可変制御する。この制御により、変速機構５１は、変速駆動部５１７がリング５１６を初期位置に移動することにより、図７に示すように、天板４１上に最大体重の被検体Ｐが載置された際に寝台フレーム４２を上方向へ駆動することができる最小又は最小付近の変速比である初期変速比Ｒｍに設定する（図６のステップＳ２）。
【００３７】
上下駆動制御部４７は、上下駆動機構４５を制御する。この制御により、上下駆動機構４５は、図７に示すように、モータ５０が低速度Ｖｍで回転し、また変速機構５１がモータ５０から出力された動力の低速度Ｖｍを変速比Ｒｍで変速し、更に変換機構５２が変速された動力を上方向への動力に変換して寝台フレーム４２に伝達することにより、寝台フレーム４２を上方向へ徐行速度で駆動する（図６のステップＳ３）。
【００３８】
上下駆動部４４の負荷検出器４６は、上下駆動機構４５により寝台フレーム４２が徐行速度で駆動されているときのモータ５０の消費電流を検出し、その検出信号を上下駆動制御部４７へ出力する（図６のステップＳ４）。
【００３９】
上下駆動制御部４７は、負荷検出器４６から出力される検出信号に基づいて、変速機構５１の変速比を可変制御する。ここでは、天板４１上に載置された被検体Ｐが例えば最大体重よりも軽い平均体重であるため、初期変速比Ｒｍの場合よりも変速機構５１の出力軸５１５を高速回転させることができる変速比Ｒｐに決定する。この決定により、変速機構５１は、リング５１６を初期変速比Ｒｍの位置からＬ４方向へ移動して、図７に示すように、決定された変速比Ｒｐに変更する(図６のステップＳ５)。
【００４０】
なお、変速比Ｒｐに変更する前にモータ５０の回転を一旦停止させ、変速比Ｒｐに変更してから、モータ５０の回転を再開させるように実施してもよい。
【００４１】
上下駆動制御部４７は、モータ５０の回転速度を可変制御する。上下駆動機構４５は、図７に示すように、モータ５０が低速度Ｖｍから加速して定格速度Ｖｐで回転し、また変速機構５１がモータ５０から出力された動力の定格速度Ｖｐを変速比Ｒｐで変速し、更に変換機構５２が変速された動力を上方向への動力に変換して寝台フレーム４２に伝達することにより、寝台フレーム４２を上方向へ徐行速度よりも高速の通常速度で駆動する（図６のステップＳ６）。
【００４２】
このように、天板４１上に被検体Ｐが載置された際に負荷検出器４６から出力される検出信号に基づいて、上下駆動機構４５にかかる負荷が大きい場合に変速機構５１の変速比を小さすることにより、上下駆動機構４５及び上下駆動制御部４７の機構部品や電気部品にかかる負荷を軽減することができる。また、上下駆動機構４５にかかる負荷が小さい場合に変速機構５１の変速比を大きくすることにより、寝台フレーム４２を速やかに上方向へ駆動することができる。
【００４３】
天板４１が撮影高さで停止した後、天板４１を移動させて撮影部１０で撮影が可能な位置で停止させる入力が操作部８０から行われると、長手駆動部４３は、天板４１をＬ１方向へ駆動し、撮影位置で停止させる。撮影部１０は、被検体ＰにＸ線を照射し、被検体Ｐを透過したＸ線を検出して撮影を行う。画像処理部３０は、撮影部１０の撮影により生成された投影データから画像データを生成して表示する。
【００４４】
被検体Ｐの撮影が終了した後、天板４１をホームポジションへ移動させる入力が操作部８０から行われると、長手駆動部４３は、天板４１をＬ２方向へ駆動し、撮影高さで停止させる。上下駆動部４４は、寝台フレーム４２を通常速度ＶＲで下方向へ駆動し、天板４１の乗降高さとなる位置で停止させる。
【００４５】
天板４１がホームポジションで停止した後、システム制御部９０が、撮影部１０、画像処理部３０、及び寝台部４０を停止させることにより、Ｘ線ＣＴ装置１００は動作を終了する（図６のステップＳ７）。
【００４６】
以上述べた実施形態によれば、寝台フレーム４２を上下駆動する動力を発生するモータ５０と、モータ５０からの動力を上下方向への動力に変換する変換機構５２の間にモータ５０から出力された動力の回転速度を変速する無段又は有段の変速機構５１を設け、被検体Ｐの体重に応じて上下駆動機構４５にかかる負担を検出する負荷検出器４６から検出される検出信号に基づいて変速機構５１の変速比を可変制御することができる。
【００４７】
そして、上下駆動機構４５にかかる負荷が大きい場合に変速機構５１の変速比を小さすることにより、上下駆動機構４５及び上下駆動制御部４７の機構部品や電気部品にかかる負荷を軽減することができる。また、上下駆動機構４５にかかる負荷が小さい場合に変速機構５１の変速比を大きくすることにより、寝台フレーム４２を速やかに上方向へ駆動することができる。
【００４８】
これにより、上下駆動機構４５及び上下駆動制御部４７の機構部品及び電気部品にかかる負荷を軽減することが可能となり、天板４１上に載置される被検体Ｐの体重の上限を上げた場合、上下駆動機構４５及び上下駆動制御部４７の大型化を防ぐことができる。また、被検体Ｐの体重の上限を現状維持した場合、上下駆動機構４５及び上下駆動制御部４７の小型化を図ることができる。
【００４９】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５０】
Ｐ 被検体
４０ 寝台部
４１ 天板
４２ 寝台フレーム
４４ 上下駆動部
４５ 上下駆動機構
４６ 検出器
４７ 上下駆動制御部
５０ モータ
５１ 変速機構
５２ 変換機構
４７１ ドライバ
４７２ コントローラ
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、画像診断に用いられる寝台装置及び画像診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
被検体を撮影して画像診断を行う画像診断装置には、Ｘ線ＣＴ装置、ＭＲＩ装置、ＰＥＴ装置、Ｘ線診断装置などがある。この画像診断装置は、撮影を行うための開口部を有する架台部を備え、その開口部に臥した被検体の撮影が行われる。また、循環器用のＸ線診断装置は、Ｃ字形の端部に対向して配置されたＸ線発生器及びＸ線検出器を備えた撮影部を有し、Ｘ発生器及とＸ線検出器の間（開口部）に臥した被検体の撮影が行われる。
【０００３】
ところで、開口部への移動は、寝台装置を用いて行われる。この寝台装置は、被検体が載置される天板を上下方向及び長手方向へ移動するための駆動部を備えている。そして、想定される上限の体重を有する被検体が載置された天板を上下方向に駆動でき、且つ装置の大きさが所定の大きさに収まるように、機構部品及び電気部品が選定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２２８８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、近年、被検体の体重は増加する傾向にあり、体重の上限を上げようとすると、機構部品や電気部品の定格を上げる必要があるため、大型化する問題がある。
【０００６】
実施形態は、上記問題点を解決するためになされたもので、大型化を防ぐことができる寝台装置及び画像診断装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記問題を解決するために、実施形態の寝台装置は、被検体が載置される天板と、前記天板を長手方向へ移動可能に支持する寝台フレームと、前記寝台フレームの下側に配置され、前記寝台フレームを上下駆動するための動力を発生するモータ、このモータから出力される動力の回転速度を変速する無段又は有段の変速機構、及びこの変速機構で変速された動力を上下方向への動力に変換して前記寝台フレームに伝達する変換機構を有する上下駆動機構と、前記天板上に前記被検体が載置された際に前記上下駆動機構にかかる負荷を検出する負荷検出器と、前記負荷検出器により検出された検出信号に基づいて、前記変速機構の変速比を可変制御する制御部とを備えたことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成を示すブロック図。
【図２】実施形態に係る寝台部の構成の一例を示す図。
【図３】実施形態に係る上下駆動部の構成の一例を示す図。
【図４】実施形態に係る上下駆動機構の構成の一例を示す図。
【図５】実施形態に係る変速機構の構成の一例を示す図。
【図６】実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の動作を示すフローチャート。
【図７】実施形態に係る寝台フレームを上方向へ駆動するときのモータの回転速度及び変速機構の変速比の変更の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して実施形態を説明する。なお、実施形態における撮影部を備えた画像診断装置として、Ｘ線診断装置、Ｘ線ＣＴ装置、ＭＲＩ装置、ＰＥＴ装置等に用いることができるが、ここではＸ線ＣＴ装置に用いた実施形態について説明する。
【００１０】
図１は、実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成を示したブロック図である。このＸ線ＣＴ装置１００は、被検体ＰにＸ線を照射し、被検体Ｐを透過したＸ線を検出して撮影を行う撮影部１０と、撮影部１０で撮影により生成された投影データから画像データを生成して表示する画像処理部３０と、被検体Ｐを撮影部１０へ移動する寝台部４０と、種々のコマンドの入力等を行なう操作部８０と、撮影部１０、画像処理部３０、及び寝台部４０を統括して制御するシステム制御部９０とを備えている。
【００１１】
撮影部１０は、寝台部４０により被検体Ｐが送り込まれる円筒状の開口部１１と、被検体Ｐの周囲を回転しながら被検体Ｐに対してＸ線を照射するＸ線管１２と、Ｘ線管１２を照射駆動する高電圧発生器１３とを備えている。また、Ｘ線管１２からのＸ線照射により被検体Ｐを透過したＸ線を検出するＸ線検出器１４と、Ｘ線検出器１４で検出された検出信号を収集して投影データを生成するデータ収集部１５とを備えている。
【００１２】
また、撮影部１０は、データ収集部１５で生成された投影データを画像処理部３０に出力するための送信部及び受信部を有するデータ伝送部１６と、Ｘ線管１２、高電圧発生器１３、Ｘ線検出器１４、データ収集部１５、及びデータ伝送部１６の送信部を支持する回転フレーム１７と、回転フレーム１７を回転駆動する回転駆動部１８とを備えている。
【００１３】
画像処理部３０は、撮影部１０のデータ伝送部１６から出力される投影データを保存する記憶部３１と、記憶部３１に保存された投影データを再構成して画像データを生成する再構成部３２と、再構成部３２で生成された画像データを表示する表示部３３とを備えている。
【００１４】
寝台部４０は、図２に示すように、撮影部１０の近傍に配置される。そして、被検体Ｐが載置される天板４１と、天板４１を長手方向である矢印Ｌ１方向及び矢印Ｌ２方向へ移動可能に支持する寝台フレーム４２と、寝台フレーム４２に支持され、天板４１を矢印Ｌ１方向及びＬ２方向へ駆動する長手駆動部４３と、寝台フレーム４２を上下方向へ駆動する上下駆動部４４とを備えている。
【００１５】
操作部８０は、キーボード、トラックボール、ジョイスティック、マウスなどの入力デバイスや表示パネル、更には各種スイッチなどを備えたインターラクティブなインターフェースであり、被検体ＰのＩＤ、氏名などの被検体情報や、撮影体位、撮影部位、Ｘ線の照射条件などの各種撮影条件の入力や各種コマンドの入力等を行なう。
【００１６】
システム制御部９０は、ＣＰＵと記憶回路を備え、操作部８０から入力された入力情報を一旦記憶した後、これらの入力情報に基づいて投影データの生成、画像データの生成と表示等に関する制御などシステム全体の制御を行う。
【００１７】
次に、図１乃至図５を参照して、寝台部４０の上下駆動部４４の構成の詳細を説明する。
図３は、寝台部４０の上下駆動部４４の構成の一例を示した図である。この上下駆動部４４は、寝台フレーム４２の下側に配置され、寝台フレーム４２を上下駆動する上下駆動機構４５と、天板４１上に被検体Ｐが載置された際に上下駆動機構４５にかかる負荷を検出する負荷検出器４６と、上下駆動機構４５を制御する上下駆動制御部４７とを備えている。そして、上下駆動機構４５及び上下駆動制御部４７は、最大で例えば３００ｋｇの体重（最大体重）を有する被検体Ｐが天板４１上に載置された際に寝台フレーム４２を上方向へ駆動することができる機構部品や電気部品で構成される。
【００１８】
図４は、上下駆動機構４５の構成の一例を示した図である。この上下駆動機構４５は、寝台フレーム４２を上下駆動するための動力を発生するモータ５０と、このモータ５０から出力される動力の回転速度を変速する変速機構５１と、変速機構５１で変速された動力を上下方向への動力に変換して寝台フレーム４２に伝達する変換機構５２と、モータ５０、変速機構５１、及び変換機構５２を支持する下部支持体５３とを備えている。
【００１９】
モータ５０は、例えばエンコーダを備えたサーボモータであり、出力軸が変速機構５１に連結されている。そして、寝台フレーム４２を上下駆動するための動力を変速機構５１に出力する。
【００２０】
図５は、変速機構５１の構成の一例を示した図である。この変速機構５１は、変速比を無段階又は有段階に変更することができる変速機構であり、以下ではリングコーン式の無段変速機構の例を示す。
【００２１】
変速機構５１は、モータ５０の出力軸に連結された入力軸５１１と、入力軸５１１に嵌合された円錐面を有する太陽コーン５１２とを備えている。また、２つの第１及び第２の円錐面を有し、第１の円錐面が太陽コーン５１２の円錐面と圧接して配置された複数の遊星コーン５１３を備えている。また、各遊星コーン５１３を回転自在に保持するコーンホルダ５１４と、コーンホルダ５１４に嵌合された出力軸５１５とを備えている。
【００２２】
また、変速機構５１は、各遊星コーン５１３の第２の円錐面上をスライド可能に配置され、且つ、各遊星コーン５１３の第２の円錐面と内周面が圧接して各遊星コーン５１３の回転方向に対して固定配置された環状のリング５１６と、リング５１６を各遊星コーン５１３の第２の円錐面に沿って第２の円錐面の頂点側の方向である矢印Ｌ３方向及び第２の円錐面の底面側の方向である矢印Ｌ４へ駆動する変速駆動部５１７とを備えている。
【００２３】
入力軸５１１は、モータ５０から出力される動力により、太陽コーン５１２を回転させる。太陽コーン５１２は、各遊星コーン５１３を回転させる。各遊星コーン５１３の回転方向に対してリング５１６が固定されているため、各遊星コーン５１３は自転しながら、太陽コーン５１２の周りを公転する。この公転が、コーンホルダ５１４を回転させ、コーンホルダ５１４は出力軸５１５を回転させる。
【００２４】
ここで、上下駆動制御部４７の制御に基づき変速駆動部５１７がリング５１６をＬ３又はＬ４方向へ移動することにより、各遊星コーン５１３のリング５１６に対する接触有効半径が変化するため、各遊星コーン５１３の公転速度が変化する。これにより、入力軸５１１の回転速度を出力軸５１５の回転速度で除した値である変速比を、所定の範囲で無段階に変更することができる。
【００２５】
そして、リング５１６をＬ３方向の限界位置まで移動すると、入力軸５１１に対して出力軸５１５の回転速度が減速され、回転速度が最も低速となる最小の変速比を示し、出力軸５１５から最大のトルクを得る。また、リング５１６をＬ４方向の限界位置まで移動することにより、入力軸５１１に対して出力軸５１５の回転速度が減速され、回転速度が最も高速となる最大の変速比を示し、出力軸５１５から最小のトルクを得る。
【００２６】
これにより、最大体重を有する被検体Ｐが天板４１上に載置された際に、最小又は最小付近の変速比で寝台フレーム４２を上方向へ駆動することにより、モータ５０及び上下駆動制御部４７の電気部品にかかる負荷を軽減することができる。
【００２７】
なお、モータ５０から出力される動力により回転する駆動プーリ、この駆動プーリと対を成す従動プーリ、駆動プーリ及び従動プーリに巻回されたベルト、並びに可動シーブを回転軸方向に駆動して駆動プーリ及び従動プーリの直径を変化させる変速駆動部により構成され、各プーリの直径を変化させることにより変速比を無段階に変更することができる変速機構を用いて実施するようにしてもよい。また、モータ５０から出力される動力により回転する駆動歯車、この駆動歯車と係合する歯数が異なる複数の従動歯車、駆動歯車と従動歯車間に設けるクラッチ、並びに駆動歯車と各従動歯車との噛み合わせ及びクラッチの連結と切断を行う変速駆動部により構成され、駆動歯車と各従動歯車との組み合わせを変更することにより変速比を複数の有段階に変更すことができる変速機構を用いて実施するようにしてもよい。
【００２８】
図４に示した変換機構５２は、変速機構５１の出力軸５１５に一端部が連結されたリードスクリュー５２１と、リードスクリュー５２１に係合するリードナット５２２と、リードナット５２２に連結された２つのＬＭガイド５２３とを備えている。また、下部支持体５３上に固定され、各ＬＭガイド５２３をＬ１方向及びＬ２方向へスライド可能に支持する２つのＬＭガイドレール５２４と、傾動可能に一端部が各ＬＭガイド５２３に支持され、中央部の貫通孔にピン５２５が遊貫された２つの第１のアーム５２６とを備えている。
【００２９】
また、変換機構５２は、傾動可能に各第１のアーム５２６の他端部を支持すると共に寝台フレーム４２を支持する上部支持体５２７と、傾動可能に一端部が下部支持体５３に支持され、各第１のアーム５２６と交差する中央部の貫通孔にピン５２５が遊貫された第１のアーム５２６と同じ長さを有する２つの第２のアーム５２８とを備えている。また、傾動可能に各第２のアーム５２８の他端部を支持する２つのＬＭガイド５２９と、上部支持体５２７に固定され、各ＬＭガイド５２９をＬ１方向及びＬ２方向へスライド可能に支持する２つのＬＭガイドレール５３０とを備えている。
【００３０】
そして、変速機構５１で変速された動力がリードスクリュー５２１に出力されると、リードスクリュー５２１は、リードナット５２２をＬ１方向又はＬ２方向に移動させる。リードナット５２２は、各ＬＭガイド５２３をＬ１方向又はＬ２方向へスライドさせる。各ＬＭガイド５２３は、第１及び第２のアーム５２６，５２８を傾動させ、各ＬＭガイド５２９をＬ１方向又はＬ２方向へスライドさせる。この傾動及びスライドが、上部支持体５２７を下方向又は上方向へ移動させる。これにより、寝台フレーム４２を下方向又は上方向へ駆動する。
【００３１】
図３に示した負荷検出器４６は、天板４１上に被検体Ｐが載置された際に上下駆動機構４５にかかる負荷を検出する。ここでは、上下駆動機構４５にかかる負荷は、例えば寝台フレーム４２を上下方向に駆動するモータ５０にかかる負荷であり、寝台フレーム４２を上下方向へ駆動しているときのモータ５０の消費電流を検出する。
【００３２】
なお、負荷検出器として上下駆動機構４５と寝台フレーム４２の間に寝台フレーム４２の重量を検出するロードセルを設け、上下駆動機構４５にかかる寝台フレーム４２の重量を、上下駆動機構４５にかかる負荷として検出するように実施してもよい。
【００３３】
上下駆動制御部４７は、上下駆動機構４５のモータ５０を駆動するドライバ４７１と、負荷検出器４６からの消費電流を検出した検出信号及びモータ５０からのエンコーダの信号に基づいて上下駆動機構４５を制御するコントローラ４７２とを備えている。そして、モータ５０の回転速度を可変制御する。また、負荷検出器４６により検出された検出信号に基づいて変速機構５１の変速比を可変制御する。
【００３４】
以下、図１乃至図７を参照して、Ｘ線ＣＴ装置１００の動作の一例を説明する。
図６は、Ｘ線ＣＴ装置１００における寝台部４０の動作を示したフローチャートである。また、図７は、寝台部４０の寝台フレーム４２を上方向へ駆動するときの上下駆動機構４５における変速機構５１の変速比及びモータ５０の回転速度の変更の一例を示した図である。
【００３５】
Ｘ線ＣＴ装置１００の寝台部４０における天板４１の高さは被検体Ｐの乗降が容易な高さ（乗降高さ）をホームポジションとして停止している。天板４１上に被検体Ｐが載置された後、天板４１を撮影部１０で撮影が可能な高さ（撮影高さ）まで上方へ移動させる入力が操作部８０から行われると、Ｘ線ＣＴ装置１００は、動作を開始する（図６のステップＳ１）。
【００３６】
システム制御部９０は、寝台部４０における上下駆動部４４の上下駆動制御部４７に天板４１の上方向への移動を指示する。上下駆動制御部４７は、上下駆動機構４５における変速機構５１の変速比を可変制御する。この制御により、変速機構５１は、変速駆動部５１７がリング５１６を初期位置に移動することにより、図７に示すように、天板４１上に最大体重の被検体Ｐが載置された際に寝台フレーム４２を上方向へ駆動することができる最小又は最小付近の変速比である初期変速比Ｒｍに設定する（図６のステップＳ２）。
【００３７】
上下駆動制御部４７は、上下駆動機構４５を制御する。この制御により、上下駆動機構４５は、図７に示すように、モータ５０が低速度Ｖｍで回転し、また変速機構５１がモータ５０から出力された動力の低速度Ｖｍを変速比Ｒｍで変速し、更に変換機構５２が変速された動力を上方向への動力に変換して寝台フレーム４２に伝達することにより、寝台フレーム４２を上方向へ徐行速度で駆動する（図６のステップＳ３）。
【００３８】
上下駆動部４４の負荷検出器４６は、上下駆動機構４５により寝台フレーム４２が徐行速度で駆動されているときのモータ５０の消費電流を検出し、その検出信号を上下駆動制御部４７へ出力する（図６のステップＳ４）。
【００３９】
上下駆動制御部４７は、負荷検出器４６から出力される検出信号に基づいて、変速機構５１の変速比を可変制御する。ここでは、天板４１上に載置された被検体Ｐが例えば最大体重よりも軽い平均体重であるため、初期変速比Ｒｍの場合よりも変速機構５１の出力軸５１５を高速回転させることができる変速比Ｒｐに決定する。この決定により、変速機構５１は、リング５１６を初期変速比Ｒｍの位置からＬ４方向へ移動して、図７に示すように、決定された変速比Ｒｐに変更する(図６のステップＳ５)。
【００４０】
なお、変速比Ｒｐに変更する前にモータ５０の回転を一旦停止させ、変速比Ｒｐに変更してから、モータ５０の回転を再開させるように実施してもよい。
【００４１】
上下駆動制御部４７は、モータ５０の回転速度を可変制御する。上下駆動機構４５は、図７に示すように、モータ５０が低速度Ｖｍから加速して定格速度Ｖｐで回転し、また変速機構５１がモータ５０から出力された動力の定格速度Ｖｐを変速比Ｒｐで変速し、更に変換機構５２が変速された動力を上方向への動力に変換して寝台フレーム４２に伝達することにより、寝台フレーム４２を上方向へ徐行速度よりも高速の通常速度で駆動する（図６のステップＳ６）。
【００４２】
このように、天板４１上に被検体Ｐが載置された際に負荷検出器４６から出力される検出信号に基づいて、上下駆動機構４５にかかる負荷が大きい場合に変速機構５１の変速比を小さすることにより、上下駆動機構４５及び上下駆動制御部４７の機構部品や電気部品にかかる負荷を軽減することができる。また、上下駆動機構４５にかかる負荷が小さい場合に変速機構５１の変速比を大きくすることにより、寝台フレーム４２を速やかに上方向へ駆動することができる。
【００４３】
天板４１が撮影高さで停止した後、天板４１を移動させて撮影部１０で撮影が可能な位置で停止させる入力が操作部８０から行われると、長手駆動部４３は、天板４１をＬ１方向へ駆動し、撮影位置で停止させる。撮影部１０は、被検体ＰにＸ線を照射し、被検体Ｐを透過したＸ線を検出して撮影を行う。画像処理部３０は、撮影部１０の撮影により生成された投影データから画像データを生成して表示する。
【００４４】
被検体Ｐの撮影が終了した後、天板４１をホームポジションへ移動させる入力が操作部８０から行われると、長手駆動部４３は、天板４１をＬ２方向へ駆動し、撮影高さで停止させる。上下駆動部４４は、寝台フレーム４２を通常速度ＶＲで下方向へ駆動し、天板４１の乗降高さとなる位置で停止させる。
【００４５】
天板４１がホームポジションで停止した後、システム制御部９０が、撮影部１０、画像処理部３０、及び寝台部４０を停止させることにより、Ｘ線ＣＴ装置１００は動作を終了する（図６のステップＳ７）。
【００４６】
以上述べた実施形態によれば、寝台フレーム４２を上下駆動する動力を発生するモータ５０と、モータ５０からの動力を上下方向への動力に変換する変換機構５２の間にモータ５０から出力された動力の回転速度を変速する無段又は有段の変速機構５１を設け、被検体Ｐの体重に応じて上下駆動機構４５にかかる負担を検出する負荷検出器４６から検出される検出信号に基づいて変速機構５１の変速比を可変制御することができる。
【００４７】
そして、上下駆動機構４５にかかる負荷が大きい場合に変速機構５１の変速比を小さすることにより、上下駆動機構４５及び上下駆動制御部４７の機構部品や電気部品にかかる負荷を軽減することができる。また、上下駆動機構４５にかかる負荷が小さい場合に変速機構５１の変速比を大きくすることにより、寝台フレーム４２を速やかに上方向へ駆動することができる。
【００４８】
これにより、上下駆動機構４５及び上下駆動制御部４７の機構部品及び電気部品にかかる負荷を軽減することが可能となり、天板４１上に載置される被検体Ｐの体重の上限を上げた場合、上下駆動機構４５及び上下駆動制御部４７の大型化を防ぐことができる。また、被検体Ｐの体重の上限を現状維持した場合、上下駆動機構４５及び上下駆動制御部４７の小型化を図ることができる。
【００４９】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５０】
Ｐ 被検体
４０ 寝台部
４１ 天板
４２ 寝台フレーム
４４ 上下駆動部
４５ 上下駆動機構
４６ 検出器
４７ 上下駆動制御部
５０ モータ
５１ 変速機構
５２ 変換機構
４７１ ドライバ
４７２ コントローラ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体が載置される天板と、
前記天板を長手方向へ移動可能に支持する寝台フレームと、
前記寝台フレームの下側に配置され、前記寝台フレームを上下駆動するための動力を発生するモータ、このモータから出力される動力の回転速度を変速する無段又は有段の変速機構、及びこの変速機構で変速された動力を上下方向への動力に変換して前記寝台フレームに伝達する変換機構を有する上下駆動機構と、
前記天板上に前記被検体が載置された際に前記上下駆動機構にかかる負荷を検出する負荷検出器と、
前記負荷検出器により検出された検出信号に基づいて、前記変速機構の変速比を可変制御する制御部とを
備えたことを特徴とする寝台装置。
【請求項２】
前記負荷は、前記寝台フレームを上方向へ駆動する前記モータにかかる負荷であり、
前記負荷検出器は、前記上下駆動機構により前記寝台フレームが上方向へ駆動されているときの前記モータの消費電流を検出するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の寝台装置。
【請求項３】
前記負荷は、前記上下駆動機構にかかる前記寝台フレームの重量であり、
前記負荷検出器は、前記寝台フレームの重量を検出するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の寝台装置。
【請求項４】
請求項１の前記寝台装置を用いて前記天板を撮影装置方向へ移動することを特徴とする画像診断装置。
【請求項１】
被検体が載置される天板と、
前記天板を長手方向へ移動可能に支持する寝台フレームと、
前記寝台フレームの下側に配置され、前記寝台フレームを上下駆動するための動力を発生するモータ、このモータから出力される動力の回転速度を変速する無段又は有段の変速機構、及びこの変速機構で変速された動力を上下方向への動力に変換して前記寝台フレームに伝達する変換機構を有する上下駆動機構と、
前記天板上に前記被検体が載置された際に前記上下駆動機構にかかる負荷を検出する負荷検出器と、
前記負荷検出器により検出された検出信号に基づいて、前記変速機構の変速比を可変制御する制御部とを
備えたことを特徴とする寝台装置。
【請求項２】
前記負荷は、前記寝台フレームを上方向へ駆動する前記モータにかかる負荷であり、
前記負荷検出器は、前記上下駆動機構により前記寝台フレームが上方向へ駆動されているときの前記モータの消費電流を検出するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の寝台装置。
【請求項３】
前記負荷は、前記上下駆動機構にかかる前記寝台フレームの重量であり、
前記負荷検出器は、前記寝台フレームの重量を検出するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の寝台装置。
【請求項４】
請求項１の前記寝台装置を用いて前記天板を撮影装置方向へ移動することを特徴とする画像診断装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１２５３０５（Ｐ２０１２−１２５３０５Ａ）
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７７３８８（Ｐ２０１０−２７７３８８）
【出願日】平成２２年１２月１３日（２０１０．１２．１３）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（５９４１６４５４２）東芝メディカルシステムズ株式会社 (4,066)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月１３日（２０１０．１２．１３）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（５９４１６４５４２）東芝メディカルシステムズ株式会社 (4,066)
【Ｆターム（参考）】
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