專利名稱：一種醫(yī)療成像設(shè)備的傾斜架驅(qū)動裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種傾斜架的驅(qū)動裝置，尤其是一種大型醫(yī)療成像設(shè)備中傾斜架的傾斜驅(qū)動裝置。
背景技術(shù)：
隨著醫(yī)療成像設(shè)備技術(shù)的發(fā)展和完善，傾斜驅(qū)動逐漸成為醫(yī)療成像設(shè)備中必不可少的功能。如CT設(shè)備中的機(jī)架、XR設(shè)備中的管球和病床等為了實(shí)現(xiàn)對患者的不同角度、不同部位診斷需求，需要在一定范圍內(nèi)進(jìn)行不同角度傾斜運(yùn)動。圖1是現(xiàn)有CT傾斜架的傾斜驅(qū)動裝置結(jié)構(gòu)圖。如圖1所示，可傾斜的傾斜架10是通過傾斜軸承15可傾斜的固定于CT基架17上，支撐患者的病床18可沿著C-D線的箭頭方向水平移動，在病床18進(jìn)入傾斜架10內(nèi)部時，為了拍攝對患者的不同角度和不同部位的截面圖，連接于傾斜架10的驅(qū)動電機(jī)14驅(qū)動傾斜架10沿著A-B線的箭頭方向傾斜。傾斜軸承15通過同步帶連接角度檢測器12，角度檢測器12 —般是通過電位器構(gòu)成。電位器通常由電阻體和可移動的電刷組成，當(dāng)電刷沿電阻體移動時，在輸出端即獲得與位移量成一定關(guān)系的電阻值或電壓。在同步帶的帶動下電位器隨著傾斜軸承15的轉(zhuǎn)動，并輸出不同的電阻值或電壓值。控制模塊16通過線纜接收上述電位器輸出的電阻值或電壓值，以此判斷傾斜架10的傾斜角度，并對驅(qū)動電機(jī)14進(jìn)行控制進(jìn)一步調(diào)整傾斜架的傾斜角度。圖2為現(xiàn)有的傾斜驅(qū)動裝置的結(jié)構(gòu)框圖。如圖2所示，在角度檢測器12輸出的模擬角度信號在控制模塊16中首先通過信號處理器13將接收到的模擬信號轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)可處理的數(shù)字信號并傳送給驅(qū)動控制器11，由驅(qū)動控制器11根據(jù)接收到的數(shù)字信號對驅(qū)動電機(jī)14進(jìn)行進(jìn)一步驅(qū)動。上述角度檢測器12也可以采用成本較高的絕對值編碼器。不管是采用電位器或絕對值編碼器，都需要設(shè)計(jì)相應(yīng)的機(jī)械同步傳動裝置，將傾斜架10的傾斜運(yùn)動轉(zhuǎn)化為電位計(jì)或絕對值編碼器的轉(zhuǎn)動。這種結(jié)構(gòu)需要精密的裝配工藝，增加了系統(tǒng)的復(fù)雜度、且壽命有限。如何能夠以較低的成本、簡易的機(jī)械設(shè)計(jì)，較高的可靠性實(shí)現(xiàn)傾斜角度的反饋及傾斜驅(qū)動成了當(dāng)務(wù)之急。
發(fā)明內(nèi)容為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本實(shí)用新型提供的一種醫(yī)療成像設(shè)備的傾斜架驅(qū)動裝置中包括:可傾斜的傾斜架；連接于上述傾斜架、對傾斜架進(jìn)行傾斜驅(qū)動的驅(qū)動電機(jī)；固定設(shè)置在傾斜架上、對傾斜架的傾斜角度進(jìn)行檢測的角度檢測器；設(shè)置在角度檢測器的輸出端、根據(jù)角度檢測器檢測的傾斜角度信號對驅(qū)動電機(jī)進(jìn)行控制的控制模塊，其中，上述角度檢測器為雙軸加速度計(jì)。上述一種醫(yī)療成像設(shè)備的傾斜架驅(qū)動裝置中，上述控制模塊包括:對檢測器輸出的角度信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換的信號處理器及設(shè)置在信號處理器的輸出端，并根據(jù)上述信號處理器轉(zhuǎn)換的角度信號對驅(qū)動電機(jī)進(jìn)行控制的驅(qū)動控制器。[0007]上述一種醫(yī)療成像設(shè)備的傾斜架驅(qū)動裝置中，上述驅(qū)動控制器還包括，連接于信號處理器的輸出端和驅(qū)動控制器的輸入端，并對信號處理器處理的角度信號進(jìn)行實(shí)時存儲的存儲器。上述一種醫(yī)療成像設(shè)備的傾斜架驅(qū)動裝置中，上述信號處理器包括:對輸入的模擬角度信號進(jìn)行調(diào)理的調(diào)理電路和設(shè)置于調(diào)理電路輸出端的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路。上述一種醫(yī)療成像設(shè)備的傾斜架驅(qū)動裝置中，上述信號調(diào)理電路為四通道運(yùn)算放大器。上述一種醫(yī)療成像設(shè)備的傾斜架驅(qū)動裝置中，上述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路為雙通道轉(zhuǎn)換電路。上述一種醫(yī)療成像設(shè)備的傾斜架驅(qū)動裝置中，上述信號調(diào)理電路為軌到軌輸入/輸出信號處理電路。上述一種醫(yī)療成像設(shè)備的傾斜架驅(qū)動裝置中，上述存儲器是非易失性的閃存。本實(shí)用新型采用MEMS (微電子機(jī)械系統(tǒng))加速度計(jì)來實(shí)現(xiàn)傾斜角度的檢測及反饋。采用MEMS加速度計(jì)可以大幅度降低機(jī)械設(shè)計(jì)難度，省去了傾斜架的傾斜運(yùn)動轉(zhuǎn)換到電位器或絕對值編碼器的機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)，機(jī)械設(shè)計(jì)靈活、便捷，且實(shí)現(xiàn)成本低，設(shè)計(jì)可靠性高。

圖1為現(xiàn)有醫(yī)療成像設(shè)備中傾斜驅(qū)動裝置結(jié)構(gòu)圖；圖2為現(xiàn)有傾斜驅(qū)動裝置結(jié)構(gòu)框圖；圖3為本實(shí)用新型的醫(yī)療成像設(shè)備中傾斜驅(qū)動裝置結(jié)構(gòu)圖；圖4為本實(shí)用新型的傾斜驅(qū)動裝置結(jié)構(gòu)框圖；圖5為本實(shí)用新型的傾斜驅(qū)動裝置電路設(shè)計(jì)圖；圖6為單軸傾斜檢測實(shí)例圖；圖7為單軸傾斜檢測中輸出加速度與傾斜角度關(guān)系圖；圖8為雙軸傾斜檢測實(shí)例圖；圖9為雙軸傾斜檢測中輸出加速度與傾斜角度關(guān)系圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的傾斜驅(qū)動裝置的結(jié)構(gòu)及原理進(jìn)行詳細(xì)說明。圖3為本實(shí)用新型的醫(yī)療成像設(shè)備中的斜驅(qū)動裝置的結(jié)構(gòu)圖。如圖三所示，可傾斜的傾斜架10是通過傾斜軸承2可傾斜固定于CT基架17上，支撐患者的病床18沿著C-D線的箭頭方向水平移動，在病床18移動進(jìn)入到傾斜架10內(nèi)部時，為了拍攝對患者的不同角度、不同部位的截面圖，連接于傾斜架10的驅(qū)動電機(jī)24在控制模塊26的控制下驅(qū)動傾斜架10沿著A-B線的箭頭方向傾斜。角度檢測器22固定連接在傾斜架10上，并通過線纜連接于控制器模塊26?？刂颇K26通過線纜接收角度檢測器22輸出的角度信號，判斷傾斜架10的傾斜角度，并對驅(qū)動電機(jī)24進(jìn)行控制。圖4為本發(fā)明的傾斜驅(qū)動裝置結(jié)構(gòu)框圖；如圖4所示，在角度檢測器22輸出的模擬角度信號在控制模塊26中首先通過信號處理器23將接收到的模擬角度信號轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)可處理的數(shù)字角度信號，并傳送給后端的驅(qū)動控制器21，由驅(qū)動控制器21根據(jù)轉(zhuǎn)換后的數(shù)字角度信號對驅(qū)動電機(jī)24進(jìn)行控制。在信號處理器23的輸出端和驅(qū)動控制器21的輸入端上可設(shè)有對信號處理器23處理的傾斜角度信號進(jìn)行實(shí)時存儲的存儲器29。上述存儲器29是非易失性的閃存，其作用是對信號處理器23處理的角度信號進(jìn)行實(shí)時存儲。在實(shí)際操作過程中，如遇斷電等情況時，存儲器29可及時存儲傾斜架的角度信號，以便系統(tǒng)重新通電以后驅(qū)動控制器21讀取存儲器29中存儲的角度信號，并進(jìn)行后續(xù)驅(qū)動。上述角度檢測器22采用雙軸加速度計(jì)。雙軸加速度計(jì)的原理是在相互垂直的X軸和Y軸上，X軸加速度與傾斜角度的正弦值成比例，而Y軸加速度與傾斜角的余弦值成比例，傾斜過程中隨著一個軸的靈敏度下降，另一個軸的靈敏度會上升，從而保證檢測靈敏度在全傾斜角度范圍內(nèi)的連續(xù)性。即使第三個軸上存在傾斜，也可以根據(jù)X軸和Y軸的相對變化率，來檢測傾斜角度，保證測出精確值。圖5為本發(fā)明的傾斜驅(qū)動裝置電路設(shè)計(jì)圖；如圖5所示傾斜驅(qū)動裝置電路中集成信號調(diào)理電路231。X或Y軸方向的加速度會在檢測期間Xtjut或Ytjut輸出端上產(chǎn)生相應(yīng)的輸出電壓，X軸和Y軸相互垂直。信號調(diào)理電路231為四通道運(yùn)算放大器會對雙軸加速度計(jì)22輸出進(jìn)行緩沖、衰減和電平轉(zhuǎn)換，使輸出處于適當(dāng)?shù)碾娖剑瑥亩?qū)動模數(shù)轉(zhuǎn)換電路232的輸入。選擇軌到軌輸入/輸出信號處理電路的原因是它具有低失調(diào)電壓(最大值為65 μ V)、低偏置電流(最大值為ΙρΑ)、低噪聲(8 nV/ VHi)且尺寸小等特性。模數(shù)轉(zhuǎn)換電路232可通過片內(nèi)控制寄存器配置為單通道或雙通道工作模式。在這里模數(shù)轉(zhuǎn)換電路232配置為雙通道模式，以允許用戶監(jiān)控雙軸加速度計(jì)12的兩個輸出，因此提供了一種更為準(zhǔn)確和完善的解決方案。在整個溫度范圍內(nèi)，根據(jù)如圖5所示的電路中，傾斜角度可在90°范圍內(nèi)維持1°的精度。該電路憑借這一精度、性能和范圍提供一種低成本、低功耗、小尺寸的校準(zhǔn)相關(guān)解決方案。雙軸加速度計(jì)22的最小額定工作溫度范圍為40°C至+105°C。以下結(jié)合圖6和圖7對加速度計(jì)的單軸傾斜計(jì)算進(jìn)行說明。圖6為單軸傾斜檢測實(shí)例圖；圖7為單軸傾斜檢測中輸出加速度與傾斜角度關(guān)系圖。如圖6所示，根據(jù)三角恒等式，X軸上的重力矢量投影會產(chǎn)生輸出加速度，大小等于加速度計(jì)X軸和水平面之間夾角的正弦值。水平面通常是與重力矢量正交的平面。當(dāng)重力為理想值Ig時，輸出加速度Ax,QUT[g]為:Ax；0UT[g] =IgX sin θ根據(jù)上述方法得出的輸出加速度，利用反正弦函數(shù)可以將加速度轉(zhuǎn)換成傾斜角Θ OΘ =SirT1 (Ax, 0UT [g] / g)在使用單軸解決方案時,靈敏度會隨水平面和X軸之間的夾角增大而降低。當(dāng)該角度接近±90°時，靈敏度會趨于O。這點(diǎn)可以從圖7中看出，其中繪出了輸出加速度(單位以g表示)與傾斜角之間的關(guān)系圖。接近±90°時，傾斜角出現(xiàn)很大變化時，輸出加速度只會產(chǎn)生很小變化。在實(shí)際操作中，加速度計(jì)可能會因?yàn)檎駝?、沖擊或其它突然加速而輸出大于±lg的信號。以下結(jié)合圖8和圖9對加速度計(jì)的雙軸傾斜計(jì)算進(jìn)行說明。圖8為雙軸傾斜檢測實(shí)例圖；圖9為雙軸傾斜檢測中輸出加速度與傾斜角度關(guān)系圖。[0037]如果操作數(shù)Ax，ott/Ay，ott為正值，反正切函數(shù)會返回第一象限中的值；如果操作數(shù)為負(fù)值，則反正切函數(shù)會返回第四象限中的值。第二象限內(nèi)的操作數(shù)為負(fù)值，因此在計(jì)算該象限內(nèi)的角度時應(yīng)將結(jié)果加上180°。第三象限內(nèi)的操作數(shù)為正值，因此在計(jì)算該象限內(nèi)的角度時應(yīng)從結(jié)果中減去180°。而該角度所處的確切象限則可以通過各軸上測得的加速度符號來確定。既然系統(tǒng)中增加了一個軸，也就需要重新審視傾斜角的計(jì)算方法。簡單的方法就是照舊計(jì)算X軸，再以類似方式計(jì)算Y軸，不過要使用角度的余弦。
權(quán)利要求1.一種醫(yī)療成像設(shè)備的傾斜架驅(qū)動裝置，包括:可傾斜的傾斜架；連接于上述傾斜架、對傾斜架進(jìn)行傾斜驅(qū)動的驅(qū)動電機(jī)；固定設(shè)置在傾斜架上、對傾斜架的傾斜角度進(jìn)行檢測的角度檢測器；設(shè)置在角度檢測器的輸出端、根據(jù)角度檢測器檢測的傾斜角度信號對驅(qū)動電機(jī)進(jìn)行控制的控制模塊，其特征在于，上述角度檢測器為雙軸加速度計(jì)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種醫(yī)療成像設(shè)備的傾斜架驅(qū)動裝置，其特征在于，上述控制模塊包括:對檢測器輸出的角度信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換的信號處理器及設(shè)置在信號處理器的輸出端，并根據(jù)上述信號處理器轉(zhuǎn)換的角度信號對驅(qū)動電機(jī)進(jìn)行控制的驅(qū)動控制器。
3.如權(quán)利要求2所述的一種醫(yī)療成像設(shè)備的傾斜架驅(qū)動裝置，其特征在于，上述驅(qū)動控制器還包括:連接于信號處理器的輸出端和驅(qū)動控制器的輸入端，并對信號處理器處理的角度信號進(jìn)行實(shí)時存儲的存儲器。
4.如權(quán)利要求2所述的一種醫(yī)療成像設(shè)備的傾斜架驅(qū)動裝置，其特征在于，上述信號處理器包括:對輸入的模擬角度信號進(jìn)行調(diào)理的調(diào)理電路和設(shè)置于調(diào)理電路輸出端的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路。
5.如權(quán)利要求4所述的一種醫(yī)療成像設(shè)備的傾斜架驅(qū)動裝置，其特征在于，上述信號調(diào)理電路為四通道運(yùn)算放大電路。
6.如權(quán)利要求5所述的一種醫(yī)療成像設(shè)備的傾斜架驅(qū)動裝置，其特征在于，上述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路為雙通道模數(shù)轉(zhuǎn)換電路。
7.如權(quán)利要求4所述的一種醫(yī)療成像設(shè)備的傾斜架驅(qū)動裝置，其特征在于，上述信號調(diào)理電路為軌到軌輸入/輸出信號處理電路。
8.如權(quán)利要求3所述的一種醫(yī)療成像設(shè)備的傾斜架驅(qū)動裝置，器特征在于，上述存儲器是非易失性的閃存。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種大型醫(yī)療成像設(shè)備中的傾斜架的驅(qū)動裝置。根據(jù)本實(shí)用新型的一種醫(yī)療成像設(shè)備的傾斜架驅(qū)動裝置中包括可傾斜的傾斜架；連接于上述傾斜架，對傾斜架進(jìn)行傾斜驅(qū)動的驅(qū)動電機(jī)；固定設(shè)置在傾斜架上，對傾斜架的傾斜角度進(jìn)行檢測的角度檢測器；設(shè)置在角度檢測器的輸出端，根據(jù)角度檢測器檢測的傾斜角度信息對驅(qū)動電機(jī)進(jìn)行控制的控制模塊，其中，上述角度檢測器為雙軸加速度計(jì)。本實(shí)用新型的傾斜架驅(qū)動裝置具有設(shè)計(jì)簡單、可靠性較高等特點(diǎn)。
文檔編號A61B6/04GK203059719SQ20122070125
公開日2013年7月17日 申請日期2012年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月18日
發(fā)明者郝為強(qiáng) 申請人:上海聯(lián)影醫(yī)療科技有限公司