升降控制装置及医疗成像系统.pdf

本发明公开了一种升降控制装置及医疗成像系统，所述升降控制装置包括开关、支架、触发块及位移放大机构，所述开关固定于所述支架。本发明提供的升降控制装置通过在支架上安装位移放大机构，利用位移放大机构放大触发块的微小位移量，较好地提高了升降控制装置的敏感性，增加判断的准确性；所述开关均采用常闭开关，提高升降控制装置的可靠性与安全性。

1.一种升降控制装置，包括：开关；支架，用于固定所述开关；触发块，用于触发所述开关；其特征在于，还包括位移放大机构，用于放大所述触发块的位移量。 2.如权利要求1所述的升降控制装置，其特征在于，所述位移放大机构为杠杆。 3.如权利要求2所述的升降控制装置，其特征在于，所述开关包括第一开关、第三开关，所述第一开关为上升停止开关，所述第三开关为下降停止开关。 4.如权利要求3所述的升降控制装置，其特征在于，所述开关还包括第二开关，所述第二开关为减速开关，所述第一开关临近所述杠杆的第一端设置，所述第二开关临近所述杠杆的第二端设置。 5.如权利要求4所述的升降控制装置，其特征在于，所述杠杆通过销轴固定于所述支架，所述销轴到所述第一端的距离大于所述销轴到所述第二端的距离。 6.如权利要求1～5任一项所述的升降控制装置，其特征在于，所述开关均为常闭开关。 7.一种医疗成像系统，包括病床、升降机构以及如权利要求1-6任一项所述的升降控制装置，其特征在于，所述触发块安装于所述升降机构。 8.如权利要求7所述的医疗成像系统，其特征在于，所述升降机构为双剪刀升降机构。 9.如权利要求7所述的医疗成像系统，其特征在于，所述医疗成像系统为磁共振系统。

技术领域

本发明涉及机械电子控制领域，尤其是一种升降控制装置及应用该升降控制装置 的医疗成像系统。

背景技术

升降控制装置是常见的机电结合装置，被应用在很多领域，大到野外工程车，小 到微型电子设备，均可以找到相关结构。在医疗成像领域中，不免需要控制部件的 升降，因此也涉及大量的升降控制装置。

磁共振系统是一种广泛使用的医疗成像系统。磁共振成像(magneticresonance imaging，MRI)是利用人体组织中氢原子核(质子)在磁场中受到射频脉冲的激励而 发生磁共振现象，产生磁共振信号，经过电子计算机处理，重建出人体某一层面的 图像的成像技术。如图4所示，磁共振成像系统一般包括两部分：成像部10和病床 部20，其中病床部20用于支撑患者，并将患者送入检查通道内进行检查，因此需要 实现病床的各个自由度的运动。

在磁共振系统中，病床需要垂直运动到最高位置然后水平运动进入磁体内部，故 病床在最高位置需要和磁体内部的床板导轨高度一致，这样才能使病床进入磁体时 避免产生振动或碰撞，故对于最高位置有精度要求，而对于最低位置并没有精度要 求。

在现有的磁共振系统中，病床垂直升降机构使用三个开关进行升降运动的控制。 如图1所示，三个开关安装在支架4上，触发块5固定在病床的升降机构中(图未 示)，所述支架4位于所述升降机构的一侧，随着病床的升降，所述触发块5会触发 相应的开关。

所述三个开关设置如下：第一开关1安装在支架4的顶端，为上升停止开关，第 二开关2紧邻第一开关1安装，为减速开关，第三开关3安装在支架4的底端，为 下降停止开关，触发块5跟随病床升降的过程中，沿支架4运动，分别在不同位置 触发相应的开关，从而控制病床的升降。

在上述的病床垂直升降机构中，通常采用机械行程开关来实现上述功能，而机械 行程开关具有一个触发临界位置，如图2所示，机械行程开关的触发片位于自然位 置S0，在触发块5的作用下，触发片移动一定距离后到达触发临界位置S1，继续移 动从而触发机械行程开关。由于电路延迟、惯性等原因，在触发机械行程开关之后， 病床会继续上升至最高位置，此时触发片到达S2的位置。此时若病床在垂直方向下 降小量的位移，由于第一开关1的触发片未回弹到触发临界位置S1，导致难以判断 病床是否在最高位置。而磁共振系统的病床对垂直最高位置有较高的位置精度要求， 故而将会出现最高位误判。

进一步地，现有技术中，开关采用常开开关，按下开关，控制器得到信号“1”， 代表接收到电信号，没有按下开关，控制器得到信号“0”，代表没有接收到电信号， 通过触发块5处于不同的位置，控制器得到病床的信息如表1。从表1中可以看出， 通过按下不同的开关，控制器得到对应病床不同状态的信号，从而采取相应的控制， 其中“报错”状态表示控制器得到的信号为错误信息。

表1

状态 第一开关1 第二开关2 第三开关3 病床处于中间位置 0 0 0 病床处于最低位置 0 0 1 病床处于减速位置 0 1 0 报错 0 1 1 报错 1 0 0 报错 1 0 1 病床处于最高位置 1 1 0 报错 1 1 1

从表1可以看出，当触发块5处于中间位置时，控制器接收到的信号是“000”， 此时三个开关均断开，而当开关线缆未连接时，三个开关也是断开的，因此，控制 器不能分辨出开关线缆未连接的状态和病床处于中间位置的状态，如果在开关线缆 未连接的情况下，控制器误认为病床处于中间位置，此时升降机构驱动病床升降， 将会造成危险。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提出了一种升降控制装置，通过在支架上 增加位移放大机构，较好地提高了升降控制装置的敏感性，增加判断的准确性；采 用常闭开关，提高升降控制装置的可靠性与安全性；本发明还提出了一种医疗成像 系统，该医疗成像系统采用上述升降控制装置，判断病床状态准确性高，可靠性强， 从而可以安全的控制病床的升降。

为了达到所述目的，本发明提出了一种升降控制装置，包括：

开关；

支架，用于固定所述开关；

触发块，用于触发所述开关；

位移放大机构，用于放大所述触发块的位移量。

可选的，所述位移放大机构为杠杆。

可选的，所述开关包括第一开关、第三开关，所述第一开关为上升停止开关， 所述第三开关为下降停止开关。

可选的，所述开关还包括第二开关，所述第二开关为减速开关，所述第一开关 临近所述杠杆的第一端设置，所述第二开关临近所述杠杆的第二端设置。

可选的，所述杠杆通过销轴固定于所述支架，所述销轴到所述第一端的距离大 于所述销轴到所述第二端的距离。

可选的，所述开关均为常闭开关。

为了达到所述目的，本发明还提出了一种医疗成像系统，包括病床、升降机构 以及上述任一项所述的升降控制装置，其中，所述触发块安装于所述升降机构。

可选的，所述升降机构为双剪刀升降机构。

可选的，所述医疗成像系统为磁共振系统。

相比于现有技术中的升降控制装置，本发明的有益效果是：

通过在支架上增加位移放大机构，放大了触发块的微小位移，从而较好地提高 了升降控制装置的敏感性，增加判断的准确性；采用常闭开关代替常开开关，升降 控制装置可以分辨病床处于中间位置的状态和开关线缆未连接的状态，避免了在开 关线缆未连接的情况下操作病床的升降运动，从而提高升降控制装置的可靠性与安 全性。

附图说明

图1为现有技术中升降控制装置的结构示意图；

图2为机械行程开关的结构示意图；

图3为本发明的位移放大机构的结构示意图；

图4为本发明的磁共振系统的结构示意图；

图5为本发明的升降机构的结构示意图；

图6为本发明的升降控制装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

本发明针对现有技术中的升降控制装置不能精确控制的问题，提出采用位移放 大机构来增加开关的敏感度，以达到精确控制的目的。

图3为本发明的位移放大机构的结构示意图。如图3所示，位移放大机构可以 是以销轴7为中心旋转的杠杆6。触发块5固定于升降机构，并跟随升降机构移动。 在所述杠杆6的第一端设置第一开关1，所述杠杆6的第二端位于触发块5的移动路 径上，在触发块5跟随升降机构移动的过程中，触发块5会推动杠杆6的第二端， 根据杠杆原理，所述杠杆6的第一端会移动相应的距离，从而按压临近所述第一端 设置的第一开关1。

所述杠杆6的第一端到销轴7的距离为第一臂，长度为L1，杠杆6的第二端到 销轴7的距离为第二臂，长度为L2，由于触发块5推动杠杆6的第二端产生的位移 量与杠杆6的第一端按压第一开关1产生的位移量之比等于第二臂与第一臂的长度 之比L2∶L1，因此通过改变L2与L1的比值，即可将触发块5的微小位移量放大到合 适范围。例如，如图3所示，所述第一臂长于所述第二臂，即L1＞L2，在杠杆6的作 用下，触发块5的微小位移量经放大传递到第一开关1上，因此提高了开关的敏感 性、增加判断的准确性。

图4为本发明的磁共振系统的结构示意图；图5为本发明的升降机构的结构示 意图；图6为本发明的升降控制装置的结构示意图。

结合图4-6详细说明采用上述位移放大机构的升降控制装置及该升降控制装置 应用在医疗成像系统上的实施例。其中，所述医疗成像系统以对病床控制精度较高 的磁共振系统为例进行说明。

如图4所示，磁共振系统包括成像部10和病床部20，所述病床部20包括病床8、 升降机构9及升降控制装置。

升降机构9用于驱动病床8在垂直方向上上下移动，其结构如图5所示，升降 机构9包括伸缩架91和底座92，在本实施例中，伸缩架91为双剪刀结构，在其它 实施方式中，伸缩架也可以为单剪刀结构或其它已知结构。伸缩架91的下侧固定端 911可旋转(C-C’)的固定在底座92上，另一端设置滑块912，配合固定端911的 旋转，滑块912在底座92上滑动(A-A’)，从而实现病床8的升高或降低(B-B’)。

所述升降控制装置包括控制器、开关电路、触发块5和位移放大机构。触发块5 安装于伸缩架91上，当伸缩架91驱动病床8垂直移动时，触发块5跟随伸缩架91 做旋转运动(C-C’)，并触发位于伸缩架91一侧的开关，所述控制器接收开关电路 传送的信号，控制升降机构9的运动。

如图6所示，在本实施例中，开关电路中开关的数量为3个，分别为第一开关1、 第二开关2、第三开关3，三个开关均安装在位于伸缩架一侧的支架4上。

其中，第三开关3为下降停止开关，用于发出下降停止信号。第三开关位于支 架4上相对靠下的位置，在病床8下降的过程中，触发块5与伸缩架91一起向下移 动，并触发第三开关3，第三开关3发出停止信号，控制器通过驱动电机控制伸缩架 91停止下降。

第二开关2为减速开关，用于发出上升减速信号。第二开关位于支架4上相对 靠上的位置，在病床8上升的过程中，触发块5与伸缩架91一起向上移动，并触发 第二开关2，第二开关2发出减速信号，控制器通过驱动电机控制伸缩架91降低上 升速度。由于磁共振系统中，对最高位置的精度要求较高，为减小惯性的影响，在 接近最高位置前开始减速，以达到精确控制的目的。但是对病床8精度要求不是很 高的其他医疗系统中，第二开关2可有可无。

第一开关1为上升停止开关，用于发出上升停止信号。在病床8上升的过程中 先减速、后停止，触发块5通过杠杆6来触发第一开关1，因此杠杆6的第二端要高 于第二开关2的位置。在本实施例中，销轴7位于支架4靠上的位置，第一开关1 离销轴7较远，位于支架4靠下的位置，以便达到杠杆6的放大作用，提高第一开 关1的灵敏度。但是本领域技术人员很容易想到只要满足L1＞L2，即可以达到提高 灵敏度的目的，因此满足上述条件的所有位置都是可以的。

在本发明的技术方案中，第一开关1、第二开关2和第三开关3采用机械行程开 关。当病床8处于最高位置时，第一开关1和第二开关2均被压住，此时若触发块5 在垂直方向下降小量的位移，所述小量的位移经杠杆6放大传递到杠杆6的第一端 上，使得杠杆6的第一端移动较大的位移，第一开关1被释放，从而判断病床不在 最高位置。因此，通过位移放大机构，不会出现最高位误判，满足磁共振系统的病 床8对垂直最高位置较高的位置精度要求。

另，根据上述公开的内容本领域技术人员很容易想到用于固定开关的支架4可 以是对应触发块5移动路径而设置的支架，也可以是包围伸缩架91的外壳等任意固 定部件。本领域的技术人员也可以很容易的想到所述开关和杠杆6设置在伸缩架91 上，触发块5设置在支架4时的实施结构。

在本发明中，三个开关均采用常闭开关，即按下开关，控制器得到的信号是“0”， 没有按下开关，控制器得到的信号是“1”，通过触发块5处于不同的位置，控制器 得到病床的信息如表2。从表2中可以看出，通过按下不同的开关，控制器得到对应 病床不同状态的信号，其中“报错”状态表示控制器得到的信号为错误信息。

表2

状态 第一开关 第二开关 第三开关 开关未连接 0 0 0 病床处于最高位置 0 0 1 报错 0 1 0 病床处于减速位置 1 0 1 报错 0 1 1 报错 1 0 0 病床处于最低位置 1 1 0 病床处于中间位置 1 1 1

从表2可以看出，当三个开关线缆未连接的情况下，三个开关均断开，此时通 过电路设计使控制器得到的信号为“000”，当病床8处于中间位置的情况下，三个 开关正常连接且未被按下，根据常闭开关的特性，此时三个开关都处于闭合状态， 此时控制器得到的信号为“111”，因此，控制器得到了不同的信号，分别代表开关 线缆未连接的状态和病床8处于中间位置的状态，避免了在开关线缆未连接的情况 下操作病床8的升降运动，从而提高升降控制装置的可靠性与安全性。

使用常闭开关时升降控制装置的工作过程如下：控制器控制升降机构9移动， 病床8升高，触发块5跟随伸缩架91做旋转运动，沿着弧线升高，当触发块5压迫 第二开关2时，开关电路发出减速的信号“101”，控制器接收信号，并控制升降机 构9减速；当病床8继续升高，触发块5一边压住第二开关2，一边推动杠杆6绕销 轴7旋转，进而压住第一开关1，开关电路发出病床8处于最高位置的信号“001”， 控制器接收信号，并控制升降机构9停止运动；当病床8下降到最低位置的时候， 开关电路发出病床8处于最低位置的信号“110”，控制器接收信号，并控制升降机 构9停止运动。

在病床升降过程中，如果控制器接收到了如表2中所示的报错信号，则病床停 止运动并发出警告，通知工作人员进行相应处理。

在上述的升降过程中，开关电路给控制器发出了不同的信号，分别代表病床处 于不同的状态，从表2可以看出，在开关线缆未连接和病床8处于垂直中间位置时， 开关电路分别给控制器发送不同的信号，因此控制器可以很清楚的分辨开关线缆未 连接的状态和病床处于中间位置的状态，避免了在开关线缆未连接的情况下操作病 床的升降运动，从而提高磁共振系统的可靠性与安全性。

由于磁共振系统对最低位置没有精度要求，因此，最低位置没有必要设置减速 开关，但并不以此来限定本发明的保护范围，本领域技术人员可以在最低位置也设 置减速开关，从而使得病床在最低位置也具有较高的精度。

本发明提供的升降控制装置通过在支架上增加位移放大单元，较好地提高了升 降控制装置的敏感性，增加判断的准确性；采用常闭开关，提高升降控制装置的可 靠性与安全性；本发明提出的磁共振系统，采用上述升降控制装置，判断病床状态 准确性高，可靠性强，从而可以安全的控制病床的升降。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。 任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述 揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等 同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技 术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术 方案保护的范围内。