JP5612939B2

JP5612939B2 - 医療用寝台装置

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Publication number: JP5612939B2
Application number: JP2010158908A
Authority: JP
Inventors: 渡辺　耕一郎; 耕一郎渡辺; 大石　悟; 悟大石; 小林　正樹; 正樹小林; 勝家井川
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Medical Systems Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Canon Medical Systems Corp
Priority date: 2010-07-13
Filing date: 2010-07-13
Publication date: 2014-10-22
Anticipated expiration: 2030-07-13
Also published as: CN102327127A; US20120014513A1; US8721179B2; CN102327127B; JP2012019881A

Description

本発明の実施形態は、例えばＸ線撮影装置、Ｘ線ＣＴ装置、磁気共鳴イメージング装置、核医学装置などで、画像診断や治療を受ける被検者を載置する医療用寝台装置に関する。

近時、Ｘ線撮影装置、Ｘ線ＣＴ装置、磁気共鳴イメージング装置、核医学装置などにおける画像診断技術は、コンピュータ技術の発展に伴って急速に進展し、今日の医療にとって必要不可欠なものとなっている。

例えばＸ線撮影装置は、検査分野のみならず治療分野にも用いられるようになっており、ＩＶＲ（Interventional Radiology）と称する手技が実施されている。このＩＶＲは、被検者に対して様々な角度からＸ線を照射することにより得られるＸ線透視画像を参照しながら、先端に様々な器具を取り付けたカテーテルを被検者の血管や臓器などに押し進めて、その疾患部に対して治療を行なうものである。

このようなＩＶＲを実施するためのＸ線撮影装置は、通常、被検者を載せる天板を有する寝台装置と、被検者にＸ線を照射するＸ線管および被験者を透過したＸ線を検出するＸ線検出器と、これらＸ線管およびＸ線検出器を対向するように支持する支持装置と、寝台装置および支持装置の駆動を操作するための操作器と、操作器の操作に基づき寝台装置および支持装置の動作を制御する制御部を備えている。

そして、寝台装置は、被検者を載せる天板を垂直方向へ移動させる上下動、長手方向または横手方向（短手方向）へスライドさせる平面移動とともに、長手方向および横手方向へ傾斜させる起倒（傾斜）動も可能に構成されている。また支持装置は、対向するＸ線管とＸ線検出器とを、天板の長手方向に対して回転させる回転動や、天板の横手方向に対して回転させる回転動などが可能に構成されている。さらに操作器は、医師またはＸ線技師などＸ線撮影装置を操作する操作者が、天板上に横たわっている被検者の傍で、寝台装置や支持装置を適宜操作できるように、天板の側面に設けられている（例えば、特許文献１参照。）。

なお、支持装置として特許文献１には、天井走行型のものが示されているが、床に据置く型の支持装置もあり、このようなものも同様な回転動作をおこなうことになる。

特開２００４−１０５６０６号公報

ところで、操作器は天板の側面に設けられており、天板を長手方向や横手方向へ傾斜させると、操作器も一緒にその方向へ傾斜することになるため、このような場合には操作者にとって操作器の操作がし難くなるという問題があった。

さらに、天板の後端側で被検者の乗らない部分（すなわち、被検者の足側の空きスペース）は、ＩＶＲを実施する際に、手術用器具・用具を載せるトレーや容器などを置く場所として使用することがあるが、天板を長手方向や横手方向へ傾斜させると、トレーや容器などを天板から落下させてしまうおそれがあった。

本発明は、このような問題を解決するためになされてものである。

本発明の実施形態に係る医療用寝台装置は、被験者を載置する天板を支持するとともに、前記天板を傾動可能とした医療用寝台装置において、前記天板に対して四隅を伸縮可能な支柱で支えられ、前記天板上方に設けられた平面台と、前記天板の傾斜方向と角度を検出する角度センサと、前記天板が傾斜したときに、前記平面台の水平状態を維持するために前記支柱を伸縮させる駆動機構と、を具備することを特徴とする。

本発明の実施形態に係る医療用寝台装置を含むＸ線撮影装置の全体構成の概略を示した図である。本発明の実施形態に係る医療用寝台装置の、実施例１の要部を概念的に説明した図である。実施例１における球面圧電モータの構造体とその制御系の一例を示したブロック図である。図３に示した球面圧電モータの上面図である。本発明の実施形態に係る医療用寝台装置の、実施例２の要部を概念的に説明した図である。

以下、本発明の実施形態に係る医療用寝台装置について、図１ないし図５を参照して詳細に説明するが、それに先立ち、本発明の実施形態に係る医療用寝台装置を含むＸ線撮影装置の全体構成について説明する。なお、図１ないし図５において、同一部分には同一符号を付して示してある。

図１は、Ｘ線撮影装置の全体構成の概略を示したものであり、このＸ線撮影装置は、被検者ＰにＸ線を照射するＸ線管１と、Ｘ線管１から照射され被検者Ｐを透過したＸ線を検出するＸ線検出器２と、これらＸ線管１およびＸ線検出器２を保持してそれらをＬＡＯ／ＲＡＯ方向およびＣＡＵ／ＣＲＡ方向へ移動させる駆動部３０を有する支持装置３を備えている。また、被検者Ｐを載置する天板４を有する医療用寝台装置（以下、単に寝台装置と言う）５を備えており、寝台装置５を上下動させ、天板４を水平方向（長手方向および／または横手方向）へ往復移動させ、天板４を長手方向および／または横手方向へ傾斜させる駆動部５０を有している。これらの移動方向は、図中に太い矢印で示してある。

さらに、Ｘ線画像を表示するモニタ６、Ｘ線管１とＸ線検出器２および天板４の現在位置を表示する表示パネル７、支持装置３や寝台装置５などを操作するための押しボタンやレバーなどを有し、天板４の側面に設けられた操作器８、駆動部３０および駆動部５０の駆動や撮影条件などを制御する制御部９などを備えている。

なお、図１には、Ｘ線検出器２として、イメージインテンシファイア２ａとＴＶカメラ２ｂとから構成されるものを示しているが、Ｘ線検出器２は、マトリックス状に配列された半導体Ｘ線検出素子を有するフラットパネルディテクタ（ＦＰＤ：平面型Ｘ線検出器）であってもよい。

このようなＸ線撮影装置によってＸ線撮影を実施する際には、医師や放射線技師などの操作者が、被検者Ｐを天板４に寝かせた状態で操作器８を操作して、寝台装置５の高さを調整するとともに、天板４を被検者Ｐの体軸方向や体幅方向へ移動させて、被検者Ｐの撮影部位がＸ線管１とＸ線検出器２を結ぶ線の略中央になるように位置決めを行う。また、必要に応じて天板４を長手方向および／または横手方向へ傾斜させる位置調整も行なう。この動作は、操作器８からの操作信号に基づき、制御部９が駆動部５０の動作を制御することによって行われる。

次に、操作器８を操作して、Ｘ線管１とＸ線検出器２を所望の撮影方向となるように、すなわち、ＬＡＯ／ＲＡＯ方向およびＣＡＵ／ＣＲＡ方向を、支持装置３を駆動して調整する。この動作も、操作器８からの操作信号に基づき、制御部９が駆動部３０の動作を制御することによって行われる。

このようにして、被検者Ｐの位置や撮影方向が定まれば、操作者が寝台装置５付近に設けられている図示しないフットスイッチを踏むことによって、Ｘ線管１からＸ線が照射され、Ｘ線検出器２によってＸ線像が検出され、そのＸ線像はモニタ６に表示される。よって医師は、モニタ６に表示されたＸ線像を観察しながら、例えばカテーテルの挿入や手術などを実施することになる。

ところで、天板４を長手方向および／または横手方向へ傾斜させたときに、操作器８も一緒にその方向へ傾斜することになり、操作者にとって操作器８の操作がし難くなる。そこで、本発明の実施形態に係る医療用寝台装置では、天板４が傾斜した場合でも操作器８が水平を保つことができるように、操作器８を天板４に結合させるものとし、以下この結合手段について説明する。

このような結合手段を備えた医療用寝台装置の一実施形態の概要を図２に示してあり、この実施形態は、天板４と操作器８とを、球面圧電モータ１００を介して結合させたものである。すなわち、天板４の側面に天板４を長手方向へスライドさせるときのガイドとなるレール４１が設けられている。そこで、操作器８に設けた球面圧電モータ１００を、取り付け部材８０によってレール４１に係合させ、止め具８１で固定している。

この球面圧電モータ１００は、球体１０５、基台１０１、圧電モータシステム制御部２００などを備えており、その構成を図３、図４に示してある。なお詳細は図３、図４を参照して後述するが、球体１０５は、基台１０１が有する電磁石１０９に非接触に磁気吸引されるもので、この球体１０５に取り付け部材８０が固定されている。また、基台１０１側の電磁石１０９は操作器８側に固定されており、圧電モータシステム制御部２００は、球面圧電モータ１００の動作を制御するものである。

図３は、球面圧電モータ１００の構造体とこれを制御する圧電モータシステム制御部２００を示したブロック図であり、図４は、図３に示されている構造体としての球体１０５および電磁石１０９部分の上面図である。なお、図３に示した球面圧電モータ１００の構造体は、図４のＡ−Ａ線に沿う断面図として示してある。

球面圧電モータ１００は、略環状の基台１０１と、基台１０１に設置され、球体１０５を回転自在に支持する３組の圧電ユニット１０２、１０３、１０４と、基台１０１に設置され球体１０５を非接触状態で磁気吸引することにより、圧電ユニット１０２、１０３、１０４のそれぞれに与圧力を付与する電磁石１０９を備えている。電磁石１０９は例えば環状に形成されており、Ｚ軸上に球体１０５を所定の隙間Ｗを保つように配置される。圧電ユニット１０２、１０３、１０４は、図４に例示されているように、図３に表示しているＺ軸を中心として周方向に１２０度間隔に配置されて、球体１０５を安定に保持している。

ここで、第１の圧電ユニット１０２は、振動方向が基台１０１と略水平方向となり、且つ球体１０５の駆動方向と斜交するように配置された第１の圧電素子１０２ａと、第１の圧電素子１０２ａの振動方向と略直角に交差するように基台１０１に対して略垂直方向に配置された第２の圧電素子１０２ｂと、第１、第２の圧電素子１０２ａ、１０２ｂを連結し、球体１０５と接触点Ｐ１で接触し、それらの合成振動が摩擦を介して球体１０５に駆動力を伝達するための駆動部１０６とを備えている。

また、第２の圧電ユニット１０３（図４参照）は、振動方向が基台１０１と略水平方向となり、且つ球体１０５の駆動方向と斜交するように配置された第１の圧電素子１０３ａと、第１の圧電素子１０３ａの振動方向と略直角に交差するように基台１０１に対して略垂直方向に配置された第２の圧電素子１０３ｂと、第１、第２の圧電素子１０３ａ、１０３ｂを連結し、球体１０５と接触点Ｐ２で接触し、それらの合成振動が摩擦を介して球体１０５に駆動力を伝達するための駆動部１０７とを備えている。

さらに、第３の圧電ユニット１０４は、振動方向が基台１０１と略水平方向となり、且つ球体１０５の駆動方向と斜交するように配置された第１の圧電素子１０４ａと、第１の圧電素子１０４ａの振動方向と略直角に交差するように基台１０１に対して略垂直方向に配置された第２の圧電素子１０４ｂと、第１、第２の圧電素子１０４ａ、１０４ｂを連結し、球体１０５と接触点Ｐ３で接触し、それらの合成振動が摩擦を介して球体１０５に駆動力を伝達するための駆動部１０８とを備えている。

なお球体１０５は、第１、第２、第３の圧電ユニット１０２，１０３、１０４との接触点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３で支持されて、位置が一意的に定まる。一方、球体１０５の姿勢については、幾何図形的には回転自在に支持されるが、第１〜第３の圧電ユニット１０２、１０３、１０４との接触点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３における摩擦力でその回転運動は拘束されているため、第１〜第３の圧電ユニット１０２、１０３、１０４と球体１０５との間の摩擦力を超える大きな外力が作用しない限り、球体１０５の姿勢はそのままの状態を保持する。

圧電モータシステム制御部２００は、第１〜第３の圧電ユニット１０２、１０３、１０４の球体１０５に対する与圧力を調整することにより、両者の相対的な姿勢を制御するための制御系である。そのため圧電モータシステム制御部２００は、球面圧電モータ１００の操作器８への取り付け面である圧電モータシステム制御部２００の基準面２０２に設置された姿勢角センサ２０１と、球面圧電モータ１００の駆動条件を設定する操作部２０３と、操作部２０３に接続された駆動波形生成部２０４と、駆動波形生成部２０４にそれぞれ接続された圧電アンプ２０５，２０６，２０７と、姿勢角センサ２０１および駆動波形生成部２０４のそれぞれに接続された与圧設定部２０８と、与圧設定部２０８に接続された電磁石アンプ２０９を備えている。

ここで、姿勢角センサ２０１は球面圧電モータ１００の姿勢を計測し、姿勢情報Ｓ１を操作部２０３と与圧設定部２０８へ伝達する。また操作部２０３は、設定された球面圧電モータ１００の駆動条件などに基づき、操作信号Ｃ１を駆動波形生成部２０４へ伝達する。駆動波形生成部２０４は、操作部２０３からの操作信号Ｃ１に基づき、第１、第２の圧電素子１０２ａ、１０２ｂ、１０３ａ、１０３ｂ、１０４ａ、１０４ｂに印加するための電圧波形（駆動信号）Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４、Ｅ５、Ｅ６を生成する。

すなわち、駆動波形生成部２０４から駆動信号Ｅ１、Ｅ２が圧電アンプ２０５へ供給され、駆動信号Ｅ３、Ｅ４が圧電アンプ２０７へ供給され、駆動信号Ｅ５、Ｅ６が圧電アンプ２０６へ供給される。そしてこれらの駆動信号に基づき、圧電アンプ２０５では所定の駆動電圧Ｖ１、Ｖ２を生じ、これを圧電ユニット１０２の第１、第２の圧電素子１０２ａ、１０２ｂへ印加する。同様に、圧電アンプ２０６で生じた駆動電圧Ｖ５、Ｖ６は、これを圧電ユニット１０４の第１、第２の圧電素子１０４ａ、１０４ｂへ印加し、圧電アンプ２０７で生じた駆動電圧Ｖ３、Ｖ４は、これを圧電ユニット１０３の第１、第２の圧電素子１０３ａ、１０３ｂへ印加する。

与圧設定部２０８は、駆動波形生成部２０４からの駆動信号Ｅ１〜Ｅ６の最大値Ｅ０と、姿勢角センサ２０１からの姿勢情報Ｓ１を受けて、これらの情報に基づき予め定められたテーブルまたは算出式を用いて与圧値Ｍ１を設定する。電磁石アンプ２０９は、与圧設定部２０８からの与圧値Ｍ１に基づき、与圧値Ｍ１に対応した磁気吸引力を発生するように、電磁石１０９のコイル１０９ａに電流Ａ１を供給する。

このように、第１〜第３の圧電ユニット１０２、１０３、１０４によって球体１０５を回転自在に支持するとともに、第１〜第３の圧電ユニット１０２、１０３、１０４の合成振動の組み合わせによって、球体１０５を任意の２自由度方向へ回転駆動することができる。すなわち、第１〜第３の圧電ユニット１０２、１０３、１０４のそれぞれの第１、第２の圧電素子１０２ａ、１０２ｂ、１０３ａ、１０３ｂ、１０４ａ、１０４ｂに、圧電アンプ２０５〜２０７からの駆動電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６を供給することによって、球面圧電モータ１００を作動させ、球体１０５の姿勢を任意に変更することができる。

従って、天板４と操作器８とを、球面圧電モータ１００を介して結合させたことにより、天板４を長手方向および／または横手方向へ傾斜させたときに、操作器８を常に水平に保つことができるようになる。

すなわち、姿勢角センサ２０１からの姿勢情報Ｓ１は、天板４が水平状態にあるときに操作器８も水平状態とするように初期設定されており、天板４が水平状態にあるときの姿勢角センサ２０１からの姿勢情報Ｓ１を受けて、圧電モータシステム制御部２００は、操作器８を水平状態に維持するように、球面圧電モータ１００を作動させている。

そして、天板５が長手方向および／または横手方向に傾斜すると、その傾斜方向と傾斜感度が姿勢角センサ２０１で検出される。検出した傾斜方向と角度の情報Ｓ１は操作部２０３と与圧設定部２０８へ供給され、第１〜第３の圧電ユニット１０２、１０３、１０４は、検出した傾斜方向と傾斜角度に応じて球体１０５を回転させようとする。しかし球体１０５は、取り付け部材８０を介して天板４に固定されているので、球体１０５を支えている第１〜第３の圧電ユニット１０２、１０３、１０４側が、天板４の傾斜方向とは逆方向へ移動することになる。従って、傾斜角センサ２０１が検出した天板４の傾斜方向に対してその角度分だけ反対方向へ基台１０１が回転移動することになり、天板４の傾斜にかかわらず基台１０１を固定している操作器８が水平状態を保持することができる。

このように、本発明の実施形態によれば、天板４の傾斜方向や傾斜角度にかかわらず操作器８を水平に保つことができる。よって、ＩＶＲなどを実施する際のＸ線撮影装置や寝台装置の操作をし易くすることができる。

次に、実施例２として、医療用寝台装置の他の実施形態について、図５を参照して説明する。

図５は、実施例２の考え方を説明するために示した図であり、実施例２は、ＩＶＲを実施する際に、天板４を長手方向および／または横手方向へ傾斜させると、手術用器具・用具を載せるトレーや容器などを置く場所として使用する天板４の後端側で被検者Ｐの乗らない部分（すなわち、被検者Ｐの足側の空きスペース）も傾斜してしまい、トレーや容器などを天板４から落下させてしまうという問題を解決する手段を提供するものである。

さて、天板４の後方部上面に位置するようにトレー４２を配置する。このトレー４２は、その四隅が伸縮可能に形成されている４本の支柱４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、４３ｄで支えられるとともに、各支柱４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、４３ｄは、図３、図４に示した球面圧電モータ１００によって保持されている。なお図５では、球面圧電モータの符号を、支柱４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、４３ｄに対応付けて、便宜的に１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄとして示している。更にこの球面圧電モータ１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄは、それぞれに圧電モータシステム制御部２００を含み、天板４を長手方向へスライドさせるときのガイドとなる天板４の両側面に設けられているレール４１に、取り付けられている。

各支柱４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、４３ｄの内部には、図示しないが小型モータが内蔵されている。この小型モータは、支柱４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、４３ｄを伸縮させるための動力源である。なお、天板４が水平位置にあるときは、各支柱４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、４３ｄは最低の高さにあり、これらに支えられているトレー４２は、水平を保っている。

そこで、例えば天板４を長手方向へ傾斜させたとすると、その傾斜角度は支柱４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、４３ｄ内のそれぞれに備えられている圧電モータシステム制御部２００の姿勢角センサ２０１で検出される。この姿勢角センサ２０１で検出された傾斜角度は、各支柱４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、４３ｄを保持している球面圧電モータ１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄの駆動信号となり、各球面圧電モータ１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄを、検出された角度に対して逆方向へ同じ角度だけ回転させるように圧電モータシステム制御部２００が作動する。よって、保持している支柱４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、４３ｄが逆方向へ傾斜することとなり、トレー４２の水平状態が保たれる。天板４を横手方向へ傾斜させたときも同様である。

なお、球面圧電モータ１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄの動作によって、天板４の傾斜方向に対して支柱４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、４３ｄを逆方向へ同じ角度だけ傾斜させて、トレー４２を水平に保とうとすると、天板４の傾斜角度が大きくなるに従って、トレー４２が天板４の面と干渉したり高さ方向にずれが生じたりすることに繋がる場合がある。そこで、姿勢角センサ２０１で検出された傾斜角度は、各支柱４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、４３ｄに内蔵されている小型モータへ駆動信号として供給される。４本の支柱４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、４３ｄはそれぞれ伸縮可能な構造になっているので、検出された傾斜角度に応じて各小型モータを駆動してそれぞれの支柱４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、４３ｄの高さを、トレー４２が水平状態を維持するように調整する。

このように、姿勢角センサ２０１で検出された天板４の傾斜角度に応じて動作する、球面圧電モータ１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄの回転と、支柱４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、４３ｄの高さの調整によって、天板４上のトレー４２の水平状態を維持することができる。よって、ＩＶＲなどの手技を実施する際に必要となる手術用器具・用具などを載せる場所を天板４上に確保することができる。

なお、球面圧電モータ１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄを単なる球面軸受としても、簡易的にトレー４２の水平状態を維持させることが可能である。また、支柱４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、４３ｄの高さを小型モータを用いて伸縮させることに代えて、手動で伸縮させるようにしても良い。

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は意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行なうことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や趣旨に含まれると同様に、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ものある。

４天板
５医療用寝台装置
８操作器
４１レール
８０取り付け部材
１００球面圧電モータ
１０１基台
１０１、１０２、１０３圧電ユニット
１０５球体
１０９電磁石
２００圧電モータシステム制御部

Claims

被検者を載置する天板を支持するとともに、前記天板を傾動可能とした医療用寝台装置において、
前記天板に対して四隅を伸縮可能な支柱で支えられ、前記天板上方に設けられた平面台と、
前記天板の傾斜方向と角度を検出する角度センサと、
前記天板が傾斜したときに、前記平面台の水平状態を維持するために前記支柱を伸縮させる駆動機構と、
を具備することを特徴とする医療用寝台装置。
前記駆動機構は、前記天板の側面に設けられることを特徴とする請求項１記載の医療用寝台装置。