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Dokumentenidentifikation DE10143749A1 18.06.2003
Titel Bildgebendes medizinisches Untersuchungsgerät
Anmelder Siemens AG, 80333 München, DE
Erfinder Bier, Peter, 91350 Gremsdorf, DE;
Doleschal, Stefan, 95505 Immenreuth, DE;
Liegl, Hans, 91058 Erlangen, DE
DE-Anmeldedatum 06.09.2001
DE-Aktenzeichen 10143749
Offenlegungstag 18.06.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 18.06.2003
IPC-Hauptklasse H02P 3/00
IPC-Nebenklasse H02K 7/12   H05G 1/02   A61B 6/04   
Zusammenfassung Es ist ein bildgebendes medizinisches Untersuchungsgerät (1), insbesondere ein Röntgengerät, beschrieben, das zum Antrieb eines beweglichen Bauteils einen Elektromotor (21) aufweist, bei dem der Läufer (27) blockiert ist, wenn kein Antriebsstrom in den Elektromotor (21) eingespeist ist. Der Elektromotor (21) ist insbesondere ein Verschiebeläufermotor. Die Verwendung eines solchen Motors hat den Vorteil, dass auf den Einsatz eines selbsthemmenden Getriebes verzichtet werden kann.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein bildgebendes medizinisches Untersuchungsgerät, insbesondere ein Röntgengerät, mit einem beweglichen Bauteil und mit einer Antriebseinrichtung für das Bauteil.

Bei medizintechnischen Untersuchungsgeräten muss sichergestellt sein, dass ungewollte Bewegungen von motorgetriebenen Bauteilen oder Komponenten des Untersuchungsgeräts nicht auftreten, da diese zu einer Gefährdung des Patienten oder des Bedienpersonals führen könnten. Beispielsweise muss sichergestellt sein, dass ein kippbarer Patientenlagerungstisch, auf dem gerade ein Patient liegt, nicht ohne aktive Motoransteuerung in eine Position schwenkt, bei der der Patient abstürzen könnte. Auch eine schwere, von einem Stativ getragene Röntgenröhre darf sich nicht ohne aktive Ansteuerung des zugehörigen Antriebs nach unten bewegen.

Zur Arretierung des Bauteils oder der Komponente ist daher in der Regel eine Haltebremse vorhanden, die aktiv - in der Regel von einer Software - angesteuert wird. Trotz Vorhandensein einer solchen Haltebremse könnte eine selbständige Geräte- oder Bauteilbewegung, d. h. eine ungewollte Bewegung ohne aktive Ansteuerung, durch einen Fehler oder Kurzschluss in der Motor- und/oder Bremsenansteuerung ausgelöst werden. Durch einen Kurzschluss könnte beispielsweise der Fall eintreten, dass die Haltebremse mit Spannung beaufschlagt, das heißt angesteuert und somit offen, das heißt ohne Bremswirkung, ist, ohne dass gleichzeitig der Motor angesteuert ist. Die Folge wäre, dass das zu bewegende oder anzutreibende Bauteil nach unten fallen könnte.

Aus Gründen der redundanten Sicherheit war es bislang erforderlich, zusätzlich ein passives Bremssystem vorzusehen. Dies geschah beispielsweise durch den Einsatz des selbsthemmenden Getriebes, das dem Motor nachgeschaltet ist und über welches die vom Motor erzeugte Drehbewegung auf das Bauteil übertragen wird.

Die aus dieser Problematik heraus resultierenden bekannten Antriebseinrichtungen umfassen also einen Elektromotor, eine aktive Haltebremse und als passives System ein selbsthemmendes Getriebe. Selbsthemmende Getriebe haben den Nachteil eines nur sehr geringen Wirkungsgrades. Die Folge hieraus ist, dass der Elektromotor eine sehr große Leistung aufweisen muss und die Energiebilanz der Antriebseinrichtung insgesamt schlecht ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebseinrichtung für ein bildgebendes medizinisches Untersuchungsgerät anzugeben, welche mit einer geringeren Leistungsaufnahme aus kommt.

Diese Aufgabe wird, bezogen auf das eingangs genannte medizinische Untersuchungsgerät, gemäß der Erfindung dadurch gelöst, dass die Antriebseinrichtung einen Elektromotor aufweist, bei dem der Läufer blockiert ist, wenn kein Antriebsstrom in den Elektromotor eingespeist ist.

Ein solcher Motor weist sowohl eine vorteilhafte Energiebilanz auf, als auch gewährt er die geforderte Sicherheit.

Mit Vorteil ist der Elektromotor derart ausgeführt, dass seine Blockierung aufhebbar ist durch Wirkung einer magnetischen Kraft, welche vom Antriebsstrom erzeugt wird.

Vorzugsweise weist der Elektromotor zum Blockieren des Läufers eine Federdruckbremse nach dem Verschiebeankerprinzip auf. Dabei ist insbesondere der Läufer durch eine von dem Antriebsstrom bewirkte Magnetkraft in axialer Richtung bewegbar.

Der Elektromotor ist beispielsweise ein Verschiebeläufermotor, insbesondere ein Verschiebeläufermotor vom Typ "KB", wie er von der Firma Mannesmann-DEMAG vertrieben wird. Ein Verschiebeläufermotor ist beispielsweise in einem Katalog mit dem Titel "Mannesmann Dematic, Getriebemotoren 1999/2000", Katalog Nr. 203 150 44, ab Seite 919, und in einem Datenblatt mit der Nummer 203 15 05 a.pm6 dieser Firma auf Seite 379 beschrieben.

Bei der gemäß der Erfindung verwendeten Antriebseinrichtung ist die aus Sicherheitsgründen geforderte Selbsthemmung quasi in den Elektromotor, insbesondere Verschiebeläufermotor, integriert. Der Elektromotor des erfindungsgemäßen Untersuchungsgeräts bremst immer bei Strom- oder Spannungsausfall. Der Verschiebeläufermotor bewirkt durch seine Bauart implizit die geforderte Sicherheit.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist die von dem Elektromotor erzeugte Drehbewegung über ein nicht-selbsthemmendes Getriebe auf das Bauteil übertragbar. Durch die Vermeidung eines selbsthemmenden Getriebes ergibt sich in besonders vorteilhafter Weise ein noch höherer Wirkungsgrad. Der Elektromotor kann demzufolge eine besonders kleine Leistung im Vergleich zu bisherigen Antriebseinrichtungen aufweisen. Auch die Energiebilanz ist weiter verbessert.

Bei dem Untersuchungsgerät nach der Erfindung mit seiner speziellen Antriebseinrichtung ergibt sich außerdem der Vorteil, dass für das anzutreibende Bauteil keine gesonderte Haltebremse vorhanden sein muss. Die Bremsfunktion wird bei einem Verschiebeläufer implizit mitbewirkt. Es ist demzufolge auch keine Bremsenansteuerung und auch keine diesbezügliche Software erforderlich, so dass deshalb auch die Fehlertoleranz deutlich erhöht ist.

Die Verwendung eines Verschiebeläufermotors für ein medizintechnisches Untersuchungsgerät erscheint zunächst nicht sinnvoll, da ein Verschiebeläufermotor teuer und zudem aufwendig gebaut ist. Erst eine detaillierte Analyse des bislang verwendeten gesamten Antriebskonzepts, umfassend einen Elektromotor, eine Haltebremse und ein gesondertes selbsthemmendes Getriebe, zeigt, dass der Einsatz eines Verschiebeläufermotors sowohl baulich, als auch energetisch und kostenmäßig vorteilhaft ist.

Mit besonderem Vorteil ist das von der Antriebseinrichtung anzutreibende Bauteil eine Lagerungsplatte für einen zu untersuchenden Patienten, da die sichere Positionierung des Patienten von besonderer Bedeutung ist.

Beispielsweise ist die Antriebseinrichtung zur Längs- oder Höhenverschiebung und/oder für eine Kippbewegung der Lagerungsplatte ausgebildet.

Ebenfalls bevorzugt ist das anzutreibende Bauteil ein - beispielsweise eine Röntgenröhre tragendes - Strahlerstativ, ein Röntgenstrahler und/oder ein Zielgerät.

Bei dem erfindungsgemäßen Untersuchungs- oder Röntgengerät können mehrere Verschiebeläufermotoren zum Antrieb mehrerer Bauteile vorhanden sein.

Ein Ausführungsbeispiel eines Untersuchungsgeräts nach der Erfindung wird nachfolgend anhand der Fig. 1 und 2 näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Untersuchungsgerät nach der Erfindung in einer Seitenansicht, und

Fig. 2 ein Beispiel für einen bei dem Untersuchungsgerät der Fig. 1 verwendeten Elektromotor.

In Fig. 1 ist ein Untersuchungsgerät 1 dargestellt, das eine Patientenlagerungsvorrichtung 3 aufweist. Die Patientenlagerungsvorrichtung 3 umfasst einen auf dem Boden 4 abgestützten Sockel 5 und eine Lagerungsplatte 7, die sowohl axial, d. h. senkrecht zur Zeichenebene, bewegbar ist als auch kipp- und schwenkbar ist. Am Sockel 5 ist außerdem ein Strahlerstativ 11 angebracht, das über einen Ausleger eine Röntgenröhre oder einen Röntgenstrahler 13 trägt.

Zur Längsbewegung der Lagerungsplatte 7 ist seitlich an der Patientenlagerungsvorrichtung 3 eine Antriebseinrichtung 19 vorhanden. Diese umfasst einen mit seiner Drehachse vertikal ausgerichteten Elektromotor 21 und ein Getriebe 22.

Der Elektromotor 21 ist ein Verschiebeläufermotor oder Verschiebeankermotor und in Fig. 2 näher dargestellt. Der Verschiebeläufermotor ist eine konstruktive Vereinigung eines Elektromotors mit einer Federdruckbremse nach dem Verschiebeankerprinzip. Er ist als Käfigläufer ausgeführt.

Der Elektromotor 21 umfasst ein Gehäuse 23, in dem eine Welle 25 gelagert ist, welche einen konusförmigen Läufer 27 trägt. Ein zugehöriger Ständer 29 ist an seiner Innenseite ebenfalls konusförmig ausgeführt, so dass ein Luftspalt 31 zwischen dem Läufer 27 und dem Ständer 29 gebildet ist.

Der Elektromotor 21 hat im spannungslosen Zustand einen großen Luftspalt 31. Eine Bremsfeder 33 drückt in diesem Zustand den Läufer 27 aus dem Ständer 29 heraus, das ist in Fig. 2 nach rechts. Über die Welle 25 ist mit dem Läufer 27 ein Bremsring 35 starr verbunden. Im genannten spannungslosen Zustand drückt die Bremsfeder 33 den Bremsring 35 gegen eine Bremsfläche 37 am Gehäuse 23. Der Elektromotor 21 ist dann blockiert, das heißt gebremst.

Wird an den Elektromotor 21 eine Spannung geschaltet, so dass ein Antriebsstrom zur Erzeugung einer Drehbewegung des Läufers 27 fließt, wird durch die Kegelmantelform des Luftspalts 31 eine magnetische Axialkraft erzeugt, die den axial verschiebbaren Läufer 27 gegen die Kraft der Bremsfeder 33 bis zu der durch die Lagerung festgelegten Begrenzung in den Ständer 29 hineinzieht. Dadurch kommt der Bremsring 35 von der Bremsfläche 37 frei und der Motor kann ungehindert anlaufen. Der Elektromotor 21 weist in diesem Zustand einen kleinen Luftspalt 31 auf.

Für die dem Elektromotor 21 eigene, quasi interne, Bremse wird infolge des geschilderten Prinzips keine gesonderte Ansteuerung benötigt.

Der im Beispiel beschriebene Verschiebeläufermotor ist ein asynchroner Drehstrommotor. Zu seiner Ansteuerung ist ein Frequenzumrichter vorhanden.


Anspruch[de]
  1. 1. Bildgebendes medizinisches Untersuchungsgerät (1), insbesondere Röntgengerät, mit einem beweglichen Bauteil und mit einer Antriebseinrichtung (19) für das Bauteil, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (19) einen Elektromotor (21) aufweist, bei dem der Läufer (27) blockiert ist, wenn kein Antriebsstrom in den Elektromotor (21) eingespeist ist.
  2. 2. Untersuchungsgerät (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (21) zum Blockieren des Läufers (27) eine Federdruckbremse nach dem Verschiebeankerprinzip aufweist.
  3. 3. Untersuchungsgerät (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Läufer (27) durch eine von dem Antriebsstrom bewirkte Magnetkraft in axialer Richtung bewegbar ist.
  4. 4. Untersuchungsgerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (21) ein Verschiebeläufermotor ist.
  5. 5. Untersuchungsgerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da durch gekennzeichnet, dass die von dem Elektromotor (21) erzeugte Drehbewegung über ein nicht-selbsthemmendes Getriebe (22) auf das Bauteil übertragbar ist.
  6. 6. Untersuchungsgerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass für das anzutreibende Bauteil keine gesonderte Haltebremse vorhanden ist.
  7. 7. Untersuchungsgerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 mit einer Lagerungsplatte (7) für einen zu untersuchenden Patienten, dadurch gekennzeichnet, dass das anzutreibende Bauteil die Lagerungsplatte (7) ist.
  8. 8. Untersuchungsgerät (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (19) zur Längs- oder Höhenverschiebung der Lagerungsplatte (7) ausgebildet ist.
  9. 9. Untersuchungsgerät (1) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung für eine Kippbewegung der Lagerungsplatte (7) ausgebildet ist.
  10. 10. Röntgengerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6 mit einem Strahlerstativ (11), einem Röntgenstrahler (13) und/oder einem Zielgerät, dadurch gekennzeichnet, dass das anzutreibende Bauteil das Strahlerstativ (11), der Röntgenstrahler (13) bzw. das Zielgerät ist.






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