УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЛИНЕЙНОГО ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ОПОРНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ДЛЯ ПАЦИЕНТА С ПОМОЩЬЮ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ЦИЛИНДРА И ЗУБЧАТОЙ СИСТЕМЫ
DEVICE FOR LINEARLY MOVING PATIENT SUPPORT SURFACE USING HYDRAULIC CYLINDER AND GEAR ARRANGEMENT

Данное изобретение касается устройства для линейного перемещения узла опорной поверхности под опорную поверхность для пациента, которое содержит стационарный верхний узел стойки и линейно перемещаемый относительно верхнего узла стойки узел опорной поверхности, на котором может закрепляться опорная поверхность для пациента. Устройство содержит также гидравлический цилиндр для перемещения узла опорной поверхности относительно верхнего узла стойки.
Известные операционные столы состоят из основания операционного стола, регулируемой по высоте стойки, а также опорной поверхности для пациента, на которую укладывается оперируемый пациент. Чтобы иметь возможность проведения рентгеновского обследования пациента во время операции, предпочтительно, чтобы опорная поверхность для пациента имела возможность перемещения относительно стойки таким образом, что будет создаваться просвечиваемая область, в которой, например, может перемещаться передвижной рентгеновский аппарат.
Известны по существу три способа перемещения узла опорной поверхности, на которой может быть размещена опорная поверхность для пациента, относительно стационарного верхнего узла стойки, находящегося на той стороне операционного стола, которая обращена от основания операционного стола. С одной стороны, известны операционные столы, у которых узел опорной поверхности может вручную перемещаться относительно стационарного верхнего узла стойки. Недостатком здесь является то, что для этого должны прилагаться соответствующие физические усилия, и тем самым снижается удобство в обслуживании. Кроме того, точное, целенаправленное перемещение возможно лишь с трудом. Чтобы избежать этих недостатков, в одном альтернативном варианте выполнения указанный узел опорной поверхности перемещают относительно верхнего узла стойки с использованием электродвигателя.
Далее, узел опорной поверхности может приводиться в движение относительно верхнего узла стойки гидравлически, с помощью одного или нескольких гидравлических цилиндров. Проблема таких решений с помощью гидравлики заключается в том, что цилиндр должен быть длиннее, чем ход, который он может выполнить. Таким образом получается большая конструктивная длина, которой в верхний части стойки операционного стола, как правило, не имеется, так что перемещение посредством простых гидравлических цилиндров может быть реализовано с большим трудом.
Кроме того, для перемещения узла опорной поверхности относительно верхнего узла стойки известно применение двух гидравлических цилиндров, которые расположены рядом друг с другом таким образом, что при приведении в движение одного цилиндра вместе с ним движется и другой цилиндр, так что ход одного суммируется с ходом другого в требуемый общий ход. Проблематичным в этом решении является, однако, то, что оно очень дорого и требует много конструктивного пространства в ширину.
Задача данного изобретения - предложить устройство для линейного перемещения опорной поверхности для пациента с помощью гидравлического цилиндра и способ монтажа такого устройства, которые позволяют обеспечить простую компактную конструкцию.
Эта задача решается устройством с признаками независимого пункта 1 формулы, а также способом с признаками независимого пункта на способ. Предпочтительные модификации изобретения охарактеризованы в зависимых пунктах формулы изобретения.
Согласно изобретению на верхнем узле стойки размещена по меньшей мере одна первая зубчатая рейка, а на узле опорной поверхности - по меньшей мере одна вторая зубчатая рейка. На поршневом штоке гидравлического цилиндра, в частности, на обращенном от гильзы цилиндра конце поршневого штока, предусмотрена система зубчатых колес, причем она входит в зацепление с первой зубчатой рейкой таким образом, что эта система зубчатых колес при приведении в действие гидравлического цилиндра прокатывается как по первой зубчатой рейке, так и по второй зубчатой рейке. Эта система зубчатых колес прокатывается при этом предпочтительно по первой и второй зубчатым рейкам в противоположных направлениях.
Такое прокатывание системы зубчатых колес по зубчатым рейкам, расположенным на обоих узлах, обладает тем преимуществом, что общий путь перемещения, на который смещается указанный узел опорной поверхности относительно верхнего узла стойки, получается суммированием путей прокатывания указанной системы зубчатых колес по первой и по второй зубчатым рейкам. Таким образом может быть обеспечено перемещение опорной поверхности для пациента относительно верхнего узла стойки на отрезок пути, который существенно больше, чем ход гидравлического цилиндра, так что может быть использован гидравлический цилиндр с минимально возможной, компактной конструктивной формой, и все же может быть реализовано необходимое большое перемещение.
Под «прокатыванием» системы зубчатых колес понимается, в частности, что одно зубчатое колесо или несколько зубчатых колес этой системы зубчатых колес находятся в зацеплении с зубчатой рейкой и соответственно вращаются за счет этого зацепления.
В одном предпочтительном варианте выполнения указанная система зубчатых колес содержит только одно зубчатое колесо, которое находится в зацеплении как с первой, так и со второй зубчатой рейкой. В этом случае, чтобы указанный узел опорной поверхности мог перемещаться относительно верхнего узла стойки, общий путь перемещения точно соответствует двойной величине хода гидравлического цилиндра, так как зубчатое колесо имеет одинаковый путь прокатывания по обеим зубчатым рейкам, а именно такой путь прокатывания, который соответствует длине хода гидравлического цилиндра. В частности, используют гидравлический цилиндр, величину хода которого выбирают так, чтобы общий путь перемещения составлял от 200 мм до 500 мм.
В одном альтернативном варианте выполнения указанная система зубчатых колес может содержать одно первое и по меньшей мере одно второе зубчатое колесо, причем первое зубчатое колесо находится в зацеплении с первой зубчатой рейкой, а второе зубчатое колесо находится в зацеплении со второй зубчатой рейкой. За счет соотношения размеров обоих зубчатых колес относительно друг друга может быть установлен коэффициент трансформации между величиной хода гидравлического цилиндра и общим путем перемещения, так что для реализации одинакового общего пути перемещения может использоваться еще более компактный гидравлический цилиндр с еще более коротким ходом. Второе зубчатое колесо имеет при этом, в частности, больший диаметр, чем первое зубчатое колесо.
В одном особенно предпочтительном варианте выполнения отношение чисел зубьев первого зубчатого колеса и второго зубчатого колеса составляет между 1:1 и 1:4, в частности, 12/21 или 12/24. Отсюда получается коэффициент трансформации, т.е. соотношение путей, от 1:2 до 1:5. При отношении чисел зубьев 12/21 получается коэффициент трансформации 1:2,75, так что, например, для реализации общего пути перемещения в 300 мм должен использоваться только один гидравлический цилиндр с величиной хода в 109 мм. Таким образом, получается еще более компактная конструкция.
Кроме того, предпочтительно на верхнем узле стойки расположена третья зубчатая рейка, а система зубчатых колес содержит одно третье зубчатое колесо, которое находится в зацеплении с этой третьей зубчатой рейкой. Эта третья зубчатая рейка расположена, в частности, параллельно второй зубчатой рейке на заданном расстоянии от нее. Первое и третье зубчатые колеса выполнены предпочтительно одного размера. Тем самым обеспечивается еще более стабильная конструкция, так как такая система зубчатых колес может опираться на две зубчатые рейки верхнего узла стойки. В частности, второе зубчатое колесо, находящееся в зацеплении со второй зубчатой рейкой, располагается между первым и третьим зубчатыми колесами.
Эти первое, второе и/или третье зубчатые колеса установлены, в частности, на общем валу без возможности проворачивания, причем этот вал установлен на поршневом штоке с возможностью вращения относительно него. Таким образом получается комплект зубчатых колес, состоящий из трех зубчатых колес, которые не могут вращаться относительно друг друга. Если же, напротив, предусмотрено только одно зубчатое колесо, то оно, по выбору, может быть установлено на поворотном валу без возможности проворачивания или, в порядке альтернативы, с возможностью вращения на неподвижном валу.
Этот вал установлен, в частности, с возможностью вращения на вилкообразной головке, расположенной на обращенном от гильзы гидравлического цилиндра конце поршневого штока. Тем самым создается простое соединение между системой зубчатых колес и поршневым штоком, которое, тем не менее, получается достаточно стабильным.
Верхний узел стойки предпочтительно содержит крепежное устройство для крепления верхнего узла стойки к монтируемой на полу стойке операционного стола.
Узел опорной поверхности содержит, в частности, опорную поверхность для размещения опорной поверхности для пациента, на которой указанная опорная поверхность для пациента предпочтительно может быть закреплена. Кроме того, указанный узел опорной поверхности имеет, в частности, по меньшей мере один расположенный сбоку на указанной опорной поверхности поперечный элемент, на котором установлена вторая зубчатая рейка. Предпочтительно на противоположной стороне опорной поверхности расположен дополнительный поперечный элемент. Указанная вторая зубчатая рейка расположена предпочтительно на внутренней стороне поперечного элемента, т.е. на той стороне, которая обращена к стойке операционного стола. Таким образом, указанная система из зубчатых реек и гидравлического цилиндра защищена с внешней стороны, так что предотвращается их повреждение снаружи. Кроме того, верхний узел стойки и узел опорной поверхности предпочтительно соединены друг с другом по меньшей мере через один узел линейного направления, предпочтительно по меньшей мере через два узла линейного направления, установленных на противоположных сторонах, причем эти узлы линейного направления позволяют осуществлять линейное перемещение верхних узлов стойки относительно друг друга по предварительно заданной оси и предотвращают движение в направлении, отличающемся от того, которое определено указанной предварительно заданной осью. Узлы линейного направления предпочтительно содержат по одной каретке линейной направляющей, которые установлены на верхнем узле стойки, причем указанные каретки линейной направляющей имеют ориентированные в направлении заданной оси продольные выемки и которые перемещаются по предусмотренным на узле опорной поверхности шинам. Благодаря этому достигается безопасное и простое проведение указанного перемещения, и при этом обеспечивается надежная опора.
Гидравлический цилиндр предпочтительно закреплен на верхнем узле стойки, при этом преимущество заключается в том, что он не должен участвовать в движении при перемещении узла опорной поверхности относительно верхнего узла стойки. В частности, часть основания цилиндра входит в выемку рамы верхнего узла стойки, благодаря чему обеспечивается особенно простое сопряжение. В порядке альтернативы гидравлический цилиндр может быть закреплен и на узле опорной поверхности.
Гидравлический цилиндр предпочтительно содержит гильзу цилиндра, основание цилиндра, поршень, установленный с возможностью перемещения внутри цилиндра, и закрепленный на этом поршне поршневой шток. Система зубчатых колес установлена на конце поршневого штока, противоположном поршню. Тем самым обеспечивается особенно простая конструкция гидравлического цилиндра, так что нет необходимости покупать дорогой цилиндр специальной конструкции.
Другой аспект данного изобретения касается способа монтажа устройства описанного выше рода, при котором собирают гидравлический цилиндр, причем сначала основание цилиндра вводят в гильзу цилиндра, пока оно не войдет в него до конца. Затем в гильзу цилиндра вводят поршень, поршневой шток и уплотнительные элементы. Полученный таким образом узел из основания цилиндра, гильзы цилиндра, поршня, поршневого штока и уплотнительных элементов вставляется в приемные элементы рамы верхнего узла стойки. Затем к верхний стороне гильзы цилиндра, из которой выступает поршневой шток, прикладывается давление, так что часть основания цилиндра выдавливается из гильзы цилиндра в приемное отверстие рамы. В заключение к стороне основания гидравлического цилиндра можно подключить маслопровод. На конце поршневого штока, обращенном от гильзы цилиндра, закрепляют систему зубчатых колес.
Описанный выше способ монтажа и тот факт, что требуется лишь один цилиндр прямого хода, позволяет использовать цилиндр особенно простой конструкции, который состоит из небольшого числа деталей, причем в качестве гильзы цилиндра может использоваться простая стандартная труба. Это делает возможным особенно простой монтаж и обеспечивает особенно простую конструкцию. В частности, можно отказаться от дорогих гидравлических цилиндров специальных форм и размеров. Кроме того, нет необходимости и в затратных резьбовых соединениях, развальцовках и сварных швах.
Другие признаки и преимущества данного изобретения раскрыты в последующем описании, более подробно поясняющем данное изобретение на примерах выполнения в привязке к прилагаемым чертежам.
НА ЧЕРТЕЖАХ ПОКАЗАНО СЛЕДУЮЩЕЕ.
Фиг. 1 - схематичное изображение в перспективе операционного стола;
Фиг. 2 - схематичное изображение в перспективе устройства для линейного перемещения опорной поверхности для пациента операционного стола по Фиг. 1;
Фиг. 3 - схематичное изображение в перспективе верхнего узла стойки устройства по Фиг. 2;
Фиг. 4 – вырыв устройства в первом рабочем положении, вид сверху; и
Фиг. 5 - вырыв устройства по Фиг. 2 и Фиг. 4 во втором рабочем положении, вид в разрезе.
На Фиг. 1 представлено схематичное, сильно упрощенное изображение в перспективе операционного стола 100. Он содержит основание 102 операционного стола, посредством которого операционный стол 100 может быть установлен на полу в опорах. Кроме того, операционный стол 100 имеет стойку 104, которая, в частности, выполнена регулируемой по высоте. На обращенной от основания 102 операционного стола стороне стойки 104 установлена опорная поверхность 106, на которую может укладываться пациент.
Опорная поверхность 106 для пациента соединена со стойкой 104 через устройство 10 для линейного перемещения этой опорной поверхности для пациента, так что указанная опорная поверхность 106 может линейно перемещаться относительно стойки 104 в заданном направлении вдоль заданной оси. Это необходимо, в частности, для того, чтобы создать максимально возможную просвечиваемую область, внутри которой лежащий на опорной поверхности 106 пациент мог быть подвергнут рентгеновскому обследованию во время операции.
На Фиг. 2 представлено схематичное изображение в перспективе устройства 10 для линейного перемещения опорной поверхности 106 для пациента относительно стойки 104.
На Фиг. 3 показано схематичное изображение в перспективе верхнего узла 12 стойки указанного устройства 10, причем на Фиг. 4 и Фиг. 5 показаны вырезы устройства по Фиг. 2 в двух различных рабочих положениях, в которых узел 14 опорной поверхности под опорную поверхность для пациента указанного устройства 10 по-разному смещен относительно верхнего узла 12 стойки.
Устройство 10 содержит верхний узел 12 стойки, посредством которого это устройство 10 может крепиться к стойке 104 операционного стола 100. В частности, этот верхний узел 12 стойки имеет раму 16, посредством которой возможно указанное закрепление, и верхнему узлу 12 стойки придается необходимая стабильность.
Кроме того, указанное устройство 10 содержит узел 14 опорной поверхности, включающий в себя опорную поверхность 18 и два боковых поперечных элемента 20, 22. Опорная поверхность 106 для пациента может закрепляться на опорной поверхности 18 и опираться на нее. Таким образом, если этот узел 14 опорной поверхности смещен относительно верхнего узла 12 стойки, то и опорная поверхность 106 для пациента будет соответственно смещена относительно стойки 104.
Верхний узел 12 стойки и узел 14 опорной поверхности соединены друг с другом через узел 24 линейного направления с возможностью перемещения относительно друг друга в направлении двойной стрелки P1. Узел 24 линейного направления содержит две направляющие каретки 26, каждая из которых имеет продольную выемку 28, проходящую в направлении двойной стрелки P1, посредством которых каретки направляются по не показанным здесь шинам, расположенным на внутренней стороне 30 поперечного элемента 20.
В частности, второй узел 32 линейного направления установлен на противоположной первому узлу 24 линейного направления стороне верхнего узла 12 стойки, так что узел 14 опорной поверхности и верхний узел 12 стойки с обеих сторон стабильно соединены друг с другом. С помощью указанных узлов 24, 32 линейного направления обеспечивается установка узла 14 опорной поверхности на верхнем узле 12 стойки с возможностью линейного перемещения в направлении, заданном этими направляющими узлами 24, 32 , а в любых других направлениях, которые отклоняются от обозначенного двойной стрелкой P1 направления, обеспечивается надежная фиксация.
Для перемещения узла 14 опорной поверхности относительно верхнего узла 12 стойки предусмотрен гидравлический цилиндр 40, расположенный в выемке 41 рамы 16. Гидравлический цилиндр 40 содержит гильзу 42 цилиндра, основание 44 цилиндра, а также поршень 46, установленный с возможностью движения внутри гильзы 42 цилиндра в направлении двойной стрелки P1. На поршне 46 установлен поршневой шток 48, который выступает из гильзы 42 цилиндра на обращенной от основания 44 цилиндра стороне гидравлического 40 цилиндра. Верхняя сторона 47 цилиндра 40 уплотнена посредством головки 50 цилиндра, в которую проведен также поршневой шток 48. Как в основании 44 цилиндра, так и в головке 50 цилиндра предусмотрены гидравлические присоединительные элементы для подвода и отвода масла, приводящего в движение поршень 46 относительно гильзы 42 цилиндра.
Вышеописанная конструкция позволяет собрать цилиндр 40 простым образом из унифицированных деталей и не требует никакого сложного изготовления по специальному заказу. Для монтажа основание 44 цилиндра вводится в гильзу 42 цилиндра, причем в качестве гильзы 42 цилиндра может использоваться простая стандартная труба. Затем поршень 46 и поршневой шток 48 вместе с соответствующими уплотнениями вводят в гильзу 42 цилиндра. Кроме того, устанавливается головка 50 цилиндра. Затем к верхний стороне 47 гидравлического цилиндра 40 прикладывают давление, так что основание цилиндра прижимается в направлении стрелки P2, за счет чего часть основания 44 цилиндра входит в выемку 54 рамы 16, так что цилиндр 40 фиксируется на раме 16. После чего нужно лишь установить гидравлические присоединительные элементы 52.
На обращенной от поршня 46 стороне поршневого штока 48 предусмотрена система 60 зубчатых колес, содержащая первое зубчатое колесо 62, второе зубчатое колесо 64 и третье зубчатое колесо 66, которые без возможности проворачивания установлены на общем валу 68 и образуют, тем самым, комплект зубчатых колес.
Вал 68 в свою очередь установлен в опорах на жестко закрепленной на поршне 48 вилкообразной головке 70 с возможностью вращения относительно нее. Таким образом, зубчатые колеса 62-68 всегда равномерно вращаются указанным валом 68.
На верхнем узле 12 стойки установлены первая зубчатая рейка 72 и третья зубчатая рейка 76, проходящие параллельно друг другу на заданном расстоянии друг от друга. На внутренней стороне 30 поперечного элемента 20 узла 14 опорной поверхности установлена вторая зубчатая рейка 74, проходящая предпочтительно параллельно первой и третей зубчатым рейкам 72, 76.
Первое зубчатое колесо 62 находится в зацеплении с первой зубчатой рейкой 72, второе зубчатое колесо 64 - со второй зубчатой рейкой 74, а третье зубчатое колесо 66 - с третьей зубчатой рейкой 76.
На Фиг. 4 представлен эксплуатационный режим, при котором поршневой шток 48 максимально вдвинут в гильзу 42 цилиндра. Когда гидравлический цилиндр 40 приводится в действие, поршневой шток 48 будет двигаться из гильзы 42 цилиндра, вследствие чего узел 14 опорной поверхности смещается относительно верхнего узла 12 стойки.
При этом первое и третье зубчатые колеса 62, 66 прокатываются по первой и третьей зубчатым рейкам 72, 76 в направлении, противоположном тому, в котором второе зубчатое колесо 64 прокатывается по второй зубчатой рейке 74. Благодаря этому обеспечивается сложение этих путей прокатывания в путь перемещения, на который узел 14 опорной поверхности перемещается относительно верхнего узла 12 стойки. Преимуществом здесь является то, что при сравнительно малой величине хода может быть реализован сравнительно большой общий путь перемещения, так что может быть использован маленький, компактный гидравлический цилиндр 40 простой конструкции, который без проблем можно интегрировать в конструкцию рамы 16 верхний части 12 стойки.
В приведенном примере осуществления отношение чисел зубьев первого зубчатого колеса 62 и второго зубчатого колеса 64, а тем самым и отношение чисел зубьев третьего зубчатого колеса 66 и второго зубчатого колеса 64 составляет в каждом случае 12/21, так что коэффициент трансформации между величиной хода и реализуемым общим путем перемещения составляет 1:2,75. Общий путь перемещения составляет, в частности, между 200 мм и 500 мм.
В одном альтернативном варианте выполнения можно выбирать и другие отношения чисел зубьев, благодаря чему получаются другие коэффициенты трансформации и, тем самым, может устанавливаться соотношение между длиной гидравлического 40 цилиндра и реализуемым общим путем перемещения.
Кроме того, в порядке альтернативы можно отказаться от третьей зубчатой рейки 76, а тем самым и от третьего зубчатого колеса 66. Кроме того, в порядке альтернативы гидравлический цилиндр 40 может быть закреплен и на узле 14 опорной поверхности.
В еще одном альтернативном варианте выполнения предусмотрено только одно зубчатое колесо 62-66, которое находится в зацеплении с двумя зубчатыми рейками 72, 74, одна из которых установлена на верхнем узле 12 стойки, а другая на узле 14 опорной поверхности. В этом варианте выполнения коэффициент трансформации составляет 1:2, так что общий путь перемещения соответствует двойной величине хода цилиндра 40. За счет этого получается еще более экономичная и простая конструкция.
ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОЧНЫХ ПОЗИЦИЙ
10 устройство
12 верхний узел стойки
14 узел опорной поверхности
16 рама
18 опорная поверхность
20, 22 поперечный элемент
24 узел линейного направления
26 направляющая каретка
28 выемка
30 внутренняя сторона
32 узел линейного направления
40 гидравлический цилиндр
41 выемка
42 гильза цилиндра
44 дно цилиндра
46 поршень
47 верхняя сторона
48 поршневой шток
50 головка цилиндра
52 гидравлический присоединительный элемент
54 выемка
60 система зубчатых колес
62, 64, 66 зубчатое колесо
68 вал
70 вилкообразная головка
72, 74, 76 зубчатая рейка
100 операционный стол
102 основание операционного стола
104 стойка
106 опорная поверхность для пациента
P1, P2 направление