(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
天板上の被検者にＸ線を照射するＸ線照射手段と、被検者を透過したＸ線を電気信号に変換する受像手段と、前記Ｘ線照射手段と受像手段を互いに対向させて保持すると共に前記Ｘ線照射手段と受像手段の位置を変更可能に保持する保持手段と、前記保持手段を水平方向に移動させるものであって、天井に敷設された２軸のレールによって到達可能な範囲の任意の位置へ移動させる移動手段と、前記保持手段を垂直方向の中心軸回りに回転させる回転手段と、前記移動手段及び回転手段の動作を制御する制御手段と、前記保持手段の回転、移動及び位置等を指示する操作卓とを備えた医用Ｘ線装置において、上記保持手段に設けられ上記保持手段を移動、回転させる操作用レバーと、前記操作用レバーに加えられた前記任意の位置方向への力を検出する力検出手段と、上記保持手段の回転位置を検出する回転位置情報検出手段と、前記回転位置情報検出手段の回転位置信号と前記力検出手段の力信号とを入力し、その入力された回転位置信号及び力信号から前記回転手段と前記移動手段に加えるべき力成分を演算する演算手段とを有したことを特徴とする医用Ｘ線装置。
【請求項２】
上記力検出手段は上記操作用レバーに加えられた前記任意の位置への方向を第一の方向としてその第一の方向の力を検出する第一の検出手段と、前記第一の方向と直交した方向の力を検出する第二の検出手段により構成された請求項１記載の医用Ｘ線装置。
【請求項３】
上記操作用レバーは上記保持手段に固定された固定部材と、一端は前記固定部材に傾倒自在に支持され他端は上記力検出手段に支持されたレバー部とにより構成され、上記力検出手段は前記レバー部を連結すると共に前記レバー部に加えられた力を伝達する連結部と、前記連結部に伝達された力のうち前記任意の位置への水平方向である第一の方向の力のみを伝達する第一の伝達部と、前記第一の方向と直交する第二の方向の力のみを伝達する第二の伝達部と、前記第一の伝達部の移動量を検出する第一の変位検出手段と、前記第二の伝達部の移動量を検出する第二の変位検出手段とにより構成された請求項１記載の医用Ｘ線装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｘ線照射手段と受像手段を任意の方向に移動してＸ線撮影可能な医用Ｘ線装置に係り、特にＸ線照射手段と受像手段の移動手段に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の医用Ｘ線装置、例えば循環器Ｘ線検査装置は図８に示すように、Ｘ線照射手段であるＸ線管２と、イメ−ジインテンシファイアとテレビカメラ等からなる受像手段（以下、Ι．Ι．と称する）４を対向配置させ、その間に被検者を寝載したテ−ブル（図示省略）を位置させる。Ｘ線管２とΙ．Ι．４は円弧状のア−ム６の両端にそれぞれ一体的に支持され、このア−ム６は他の円弧状のア−ム８の端部に支持されている。また、アーム６はアーム８との支持中心を軸として（α軸）、矢印ａ方向に回転可能であり、アーム６の円弧中心を軸として（β軸）、矢印ｂ方向に回転可能となっている。アーム８の端部は天井に設置された天井走行装置１０に支持され、天井走行装置１０との支持中心を軸として（θ軸）、矢印ｃ方向に回転可能となっている。天井走行装置１０は天井面に敷設レール（図示省略）により案内され、Ｘ軸及びＹ軸方向に移動可能となっている。それぞれの動作はモ−タとその制御装置により実現され、それらの位置や速度は術者により操作卓（図示省略）から指示される。
【０００３】
このように循環器Ｘ線検査装置は、被検者に対する様々な角度のＸ線透視画像を得ることができるため、血管造影検査に多く用いられている。例えば、Ｘ線透視下において被検者に対し大腿静脈等からカテ−テルを挿入し、血管の走行状態を確認して、Ｘ線管とΙ．Ι．の位置を変えながらカテーテルを進め、目的の血管を選択し、位置決めが終了すると造影剤をカテ−テルを介して注入し検査を行なっていた。一方、このような循環器Ｘ線検査装置を用いて、近年、診断のみならずIVR(Interventional  Radiology)と呼ばれるカテ−テルを利用した治療法が盛んに行なわれるようになってきた。これは、先端にさまざまな器具を取り付けたカテーテル等を被検者に挿入し行なうものであって、従来の外科的な手術による治療に対して、被検者に与える苦痛を少なくでき、かつ安価に治療ができるという大きなメリットを持つため、急速に普及してきている。
【０００４】
このようなＩＶＲ手技では、Ｘ線透視下で目的の部位（血管だけでなく各臓器も対象とすることがある）までカテ−テルを早く正確に挿入する必要があり、そのために従来の血管造影検査以上にＸ線管とΙ．Ι．を簡単にかつ素早く術者の思い通りに移動させることが必要になっていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の循環器Ｘ線検査装置では、Ｘ線管とΙ．Ι．の位置は操作卓のスイッチにより行なっていた。循環器Ｘ線検査装置は複数のアームの組合せで構成されているため操作部分が多く、それに伴い操作卓のスイッチの数も増えていた。術中においては、Ｘ線管とΙ．Ι．の現在位置を把握し、目的の位置に移動するために必要なスイッチを選択して、素早く適確に操作することは非常に難しいものとなっている。また、術中以外でも、Ｘ軸、Ｙ軸、θ軸に関する動作については、ＩＶＲ手技の前と後で準備や始末を円滑に行なうため、被検者の周囲から離しておく必要があり、それらの移動には煩わしさを感じることもあった。このような問題を解決するには、アームを直接手で動作させれば良いが、従来装置では重く大きなアームを単に手動で動作させるのは、到底不可能であった。
【０００６】
以上の説明から従来の循環器Ｘ線検査装置は、操作卓のスイッチだけではアームを思い通りにかつ迅速に移動させることできないため、検査効率の低下を招き、しいては検査ミスや事故を引き起こす惧れがあった。
【０００７】
本発明の目的は、アームを手動で目的とする位置に素早く適確に移動、回転できる医用Ｘ線装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、天板上の被検者にＸ線を照射するＸ線照射手段と、被検者を透過したＸ線を電気信号に変換する受像手段と、前記Ｘ線照射手段と受像手段を互いに対向させると共に前記Ｘ線照射手段と受像手段の対向位置を変更可能に保持する保持手段と、前記保持手段を任意の水平方向に移動させる移動手段と、前記保持手段を垂直方向を中心に回転させる回転手段と前記移動手段及び回転手段の動作を制御する制御手段と、前記保持手段の回転、移動及び位置等を指示する操作卓とを備えた医用Ｘ線装置において、上記保持手段を移動、回転させるレバーと、前記レバ−に加えられた任意の水平方向の力を検出する力検出手段と、上記保持手段の回転位置を検出する回転位置情報検出手段と、前記回転位置情報検出手段の回転位置信号と前記力検出手段の力信号とを入力し絶対座標系に対する力成分を演算する演算手段を有したものである。
【０００９】
術者がレバーを持ち保持手段を移動させたい方向に操作力を加えると、操作力は力検出手段により力信号が検出される。そして、保持手段の回転位置情報検出手段の回転信号と力信号とを演算手段に入力して絶対座標系の力に変換し、この変換した力信号は移動手段及び回転手段に与えられ、保持手段を容易に移動、回転させることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例を図１及至図７により説明する。図１は本発明の力検出器１２を備えた循環器Ｘ線検査装置の斜視図、図２は力検出器１２の構成を示す図、図３は力検出器１２とアーム８との取り付け位置関係を示す図、図４は天井走行装置１０及びアーム８の正面及び側面図、図５は天井走行装置１０及びアーム８の制御機構を示すブロック図、図６は回転及び移動の位置関係を示す説明図、図７はレバーの動作を示す図である。
【００１１】
以下、本発明の構成を説明する。力検出器１２は図１に示すようにア−ム８の端部後方に取付けられる。力検出器１２は図２に示すように、握り２０ａ、２０ｂの一端がア−ム８に固定される固定部材２２ａ、２２ｂの球面軸受け２４ａ、２４ｂにより傾倒自在に支持されている。握り２０ａ、２０ｂの他端には、回転部材２８ａ、２８ｂが設けられており、連結部材２６に回転自在に連結されている。この握り２０ａ、２０ｂと連結部材２６との連結により、４節リンクの機構をなしている。
【００１２】
連結部材２６には、スライド軸３０、３２が固定されると共に、このスライド軸３０、３２と直交するスライド軸６０、６２が固定されている。スライド軸  ３０、３２は、スライド部材３４、３６に設けられた溝に嵌合され、連結部材  ２６のＸ方向への移動にのみ負荷がかかるようなっている。また、スライド部材３４、３６は中央部に太さの異なる径を持った軸４２に取り付けられ、軸４２は両端をアーム８に固定する取付部材４４、４６に支持されている。このスライド部材３４、３６と取付部材４４、４６との間にはバネ３８、４０が取付けられ、スライド部材３４、３６を両側から押しつけている。スライド部材３４、３６には、軸４２を中心に回転しないようストッパ５４、５６が取付けられている。また、図７に示すように握り２０ａ、２０ｂにＸ方向に力を与えると、連結部材  ２６はわずかに傾くため、スライド軸３０、３２間の距離Ｌが変わってしまう。そのため、スライド軸３０、３２とスライド部材３４、３６の嵌合部には若干のすきまを設けている。
【００１３】
また、スライド軸６０、６２はスライド部材６４ａ、６４ｂに設けられた溝に嵌合され、連結部材２６のＹ方向への移動にのみ負荷がかかるようなっている。つまり、スライド軸３０、３２はＸ方向への移動には干渉しないようになっている。このスライド部材６４ａ、６４ｂは板６６ａ、６６ｂに取付けられており、板６６ａ、６６ｂには直線運動軸受け６８ａ、６８ｂ、７０ａ、７０ｂを介して中央部に太さの異なる径を持った軸７２ａ、７２ｂが取付けられている。また、軸７２ａ、７２ｂのそれぞれの両端は、アーム８に固定する固定部材７８ａ、  ７８ｂ、８０ａ、８０ｂに支持されている。直線運動軸受け６８ａ、６８ｂ、  ７０ａ、７０ｂと固定部材７８ａ、７８ｂ、８０ａ、８０ｂとのそれぞれの間には、バネ７４ａ、７４ｂ、７６ａ、７６ｂが取付けられ、直線運動軸受け６８ａ、６８ｂ、７０ａ、７０ｂを押しつけている。
【００１４】
また、板６６ａ、６６ｂの間には補助板５０が取付けられ、この補助板５０上には直線変位を検出するポテンショメ−タ５２が取付けられている。このポテンショメータ５２は連結部材２６からの突起部４８と接触しており、Ｘ方向の変位量を検出する。ここで、ポテンショメ−タ５２と突起部４８の接続部は、連結部材２６が上下に変位するので、わずかなガタを持たせている。さらに、固定部材８０ａ、８０ｂにはポテンショメータ８２、８４がそれぞれ取付けられ、板    ６６ａ、６６ｂの突起部６６ａ’、６６ｂ’と接触しており、Ｙ方向の変位量を検出する。ここで、スライド部材３４、３６、６４ａ、６４ｂにスリット状の溝を設けているが、これは握り２０ａ、２０ｂが球面軸受け２４ａ、２４ｂを支点として傾倒するとき連結部材２６はＺ方向にわずかではあるものの変位するため、この変位が他の機構に無理な力をかけないようにしている。すなわち、スライド軸３４、３６、６４ａ、６４ｂが指定方向以外は滑る、つまり負荷がかからないようになっている。
【００１５】
また、握り２０ａ、２０ｂの側面にはアーム８をＸ、Ｙ、θ方向に移動させるための操作スイッチ８８、９０、９２、９４、９６、９８が設けられており、所望のスイッチを押さないと所望の方向への移動はできないようになっている。そして、このように構成された力検出器１２は、図３に示すようにア−ム８の後部の駆動機構１００近傍に取り付けられる（矢印Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４の方向で取り付けられる）。駆動機構１００は、ア−ム６をα軸回りに回転させるためのものである。
【００１６】
次に、力検出器の動作について説明する。例えば、操作者が握り２０ａ、    ２０ｂをＸ方向に力を加えると、連結部材２６はＸ方向に移動する。すると、連結部材２６に取付けられた突起部４８もＸ方向へ移動するため、ポテンショメ−タ５２がこの移動、いわゆる変位を検出する。ポテンショメ−タ５２の変位はバネ３８、４０の力に応じたものになるため、ポテンショメ−タ５２の変位は操作者がＸ方向に与えた力を検出している。このとき、連結部材２６に取付けられたスライド軸６０、６２もＸ方向に移動するが、Ｘ方向には干渉しないため、板  ６６ａ、６６ｂは移動しない。
【００１７】
また、操作者が握り２０ａ、２０ｂをＹ方向に力を加えると、今度はスライド軸６０、６２を介して板６６ａ、６６ｂ及び突起部６６ａ’、６６ｂ’がＹ方向に移動し、ポテンショメ−タ８２、８４により変位を検出する。ポテンショメ−タ８２の変位はバネ７４ａ、７４ｂの力に、ポテンショメ−タ８４の変位はバネ７６ａ、７６ｂの力にそれぞれ応じたものになるので、Ｙ方向に与えた力を検出している。
【００１８】
さらに、操作者がＸ方向とＹ方向の中間方向に力を加えると、連結部材２６はＸ方向、板６６ａ、６６ｂはＹ方向に移動する。すると、ポテンショメータ５２、８２、８４はそれぞれＸ方向、Ｙ方向の変位を検出する。
【００１９】
次に、アーム８、天井走行装置１０の構成を説明する。天井１５０にはレール１５２ａ、１５２ｂが固定されており、このレール１５２ａ、１５２ｂはＹ軸方向台車１５４の車輪１５６ａ、１５６ｂ、１５６ｃ、１５６ｄ（図示省略）を案内するようになっている。Ｙ軸方向台車１５４には、ギア１６２を有したＹ軸モータ１６０が固定され、前記レール１５２ａに固定されたラック１５８とギア  １６２が噛み合うようになっている。また、Ｙ軸方向台車１５４には、レール  １６４ａ、１６４ｂが固定されており、Ｘ軸方向台車１６８の車輪１６６ａ、  １６６ｂ（図示省略）、１６６ｃ、１６６ｄが嵌め込まれている。このＸ軸方向台車１６８には、ギア１７４を有したＸ軸モータ１７２が固定され、前記レール１６４ｂに固定されたラック１７０とギア１７４が噛み合うようになっている。また、Ｘ軸方向台車１６８には、支持部１７６が固定されている。この支持部  １７６は、エンコ−ダ１７８とθ軸モ−タ１８０が内蔵され、ア−ム８の上部  １８２を支持している。
【００２０】
また、このように構成されたアーム８、天井走行装置１０の制御機構では、ポテンショメ−タ５２、８２、８４からの変位信号と、エンコ−ダ１７８の回転位置信号とを、演算器２００に入力して、天井走行装置１０及びアーム８に加えられた力を絶対座標系に対する力に変換する。演算器２００において変換された信号を、Ｘ軸モ−タコントロ−ラ２０２、Ｙ軸モ−タコントロ−ラ２０４、θ軸モ−タコントロ−ラ２０６にそれぞれ入力する。この結果、Ｘ軸モ−タ１７２、Ｙ軸モ−タ１６０、θ軸モ−タ１８０が動作する。
【００２１】
このとき、演算器２００からの信号を各コントローラ２０２、２０４、２０６へ出力する際に操作スイッチ８８、９０、９２、９４、９６、９８押さないと、各モータ１６０、１７２、１８０が動作しないようになっている。これら操作スイッチ８８、９０、９２、９４、９６、９８は、各コントローラ２０２、２０４、２０６にそれぞれ並列に接続し片方のスイッチを押すだけで動作させるようにしてもよいし、直列に接続し両方のスイッチを押して動作させるようにしてもよい。つまり、Ｘ軸に対応する操作スイッチ８８、９４を押すことによりＸ方向の移動を、Ｙ軸に対応する操作スイッチ９０、８６を押すことによりＹ方向の移動を、θ軸に対応する操作スイッチ９２、９８を押すことによりθ方向の回転を行う。Ｘ軸とＹ軸の操作スイッチを接近させて同時に押せるように配置すると、Ｘ軸とＹ軸の複合動作ができるようになる。ここで、操作スイッチ８８、９０、９２、９４、９６、９８は、演算器２００に直接接続されているが、操作スイッチ８８、９０、９２、９４、９６、９８からの信号を演算器２００に入力し、各コントローラ２０２、２０４、２０６への接続を演算処理の一つにするようにしてもよい。
【００２２】
次に、演算器２００から出力される各コントローラ２０２、２０４、２０６への出力信号を説明する。天井走行装置１０の側面と直交した方向をそれぞれＸ、Ｙ方向とし、またア−ム８がＸ軸に対してθ°だけ回転している場合、握り２０ａ、２０ｂからＦの力を与えると、ポテンショメ−タ８２、８４はＦｘの力を検出し、ポテンショメ−タ５２はＦｙの力を検出する。このことから、ア−ム８がどのようなθの回転位置にあっても、握り２０ａ、２０ｂに任意の方向に力を与えると、Ｘ軸方向の力Ｓｘ、及びＹ軸方向の力Ｓｙは次式で示すように表すことができ、これらの力に相当する信号をＸ軸モ−タコントロ−ラ２０２、Ｙ軸モ−タコントロ−ラ２０４に与えることにより、ア−ム８を希望の位置に移動できる。
Ｓｘ＝Ｆｘ・cosθ＋Ｆｙ・sinθ  ------（１）
Ｓｙ＝―Ｆｘ・sinθ＋Ｆｙ・cosθ   ---（２）
【００２３】
これにより、力検出器１２からの変位信号とエンコーダ１７８からの回転位置信号を演算器２００でアーム８、天井走行装置１０に与えられた力を絶対座標系に対する力に変換し、この信号から各コントローラ２０２、２０４、２０６により各モータ１６０、１７２、１８０の動作を制御するため、Ｘ線管２とΙ．Ι．４を保持するアーム６、アーム８、天井走行装置１０を手動で所望の位置に素早く適確に移動、回転することができる。また、ＩＶＲ手技においても非常に使い勝手が向上する。
【発明の効果】
本発明によれば、力検出手段により操作者が与えた保持手段への移動、回転の操作力を検出し、この力検出手段で検出された検出信号と回転位置情報検出手段で検出された回転位置信号とを演算手段で絶対座標系に対する力信号に変換し、この変換した力信号を元に移動手段、回転手段を制御するため、保持手段を手動で目的とする位置に素早く適確に移動及び回転させることができるようになり、操作性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の力検出器１２を備えた循環器Ｘ線検査装置の斜視図
【図２】力検出器１２の構成を示す図
【図３】力検出器１２とアーム８との取り付け位置関係を示す図
【図４】天井走行装置１０及びアーム８の正面及び側面図
【図５】天井走行装置１０及びアーム８の制御機構を示すブロック図
【図６】回転及び移動の位置関係を示す説明図
【図７】レバーの動作を示す図
【図８】従来の循環器Ｘ線検査装置の斜視図
【符号の説明】
２  Ｘ線管
４  Ι．Ι．
６  アーム
８  アーム
10  天井走行装置
12  力検出器
20  握り
52,82,84  ポテンショメ−タ
178  エンコ−ダ
200  演算器
【図１】
0003731239.tif 000002
【図２】
0003731239.tif 000003
【図３】
0003731239.tif 000004
【図４】
0003731239.tif 000005
【図５】
0003731239.tif 000006
【図６】
0003731239.tif 000007
【図７】
0003731239.tif 000008
【図８】
0003731239.tif 000009