用于悬臂结构的单轴谐波吸收器的制作方法

本发明大体涉及用于悬臂结构的单轴谐波吸收器。谐波吸收器例如可以被用于阻尼通过使用连接到悬臂结构的装置导致的该结构的振动。

背景技术：

诸如单光子发射计算机断层成像术（spect）的成像扫描仪具有被锚固在扫描仪顶部处的悬臂式台架显示监视器组件。悬臂式台架显示监视器组件保持触摸屏显示器，在扫描仪操作期间该触摸屏允许用户与该扫描仪交互作用。然而，与触摸屏显示器以及其它系统运动的用户交互作用导致悬臂式台架显示监视器组件中的长时间振荡。进而，这些振荡使得难以读取和操作触摸屏显示器。

医疗系统上的悬臂结构振动的常规解决方案主要是通过改变悬臂或补充角撑板的横截面几何构型来解决的。这些解决方案仅仅改变了仅影响振动性质的结构的刚性而不会抵消其传播。

技术实现要素：

本发明的实施例通过提供与用于减少悬臂结构中的振动的单轴谐波吸收器有关的方法、系统和设备来解决并克服了上述缺陷和不足中的一个或更多个。

根据一些实施例，系统包括悬臂结构和谐波吸收器。悬臂结构被锚固在锚固端部处并且在远端处被连接到装置。所述装置的使用在悬臂结构中赋予振动。谐波吸收器位于悬臂结构的远端处。谐波吸收器被调谐成悬臂结构的结构频率，以致阻尼悬臂结构中的振动。

在本发明的其它实施例中，用于阻尼悬臂结构中的振动的系统包括单轴谐波吸收器。单轴谐波吸收器被定位在悬臂结构内部，并且其包括质量块、弹簧和引导杆以便相对于弹簧的中心定位质量块。轴谐波吸收器被调谐成管状悬臂结构的结构频率，以致阻尼管状悬臂结构中的振动。

在其它实施例中，系统包括成像装置、被锚固到成像装置的悬臂结构和被连接到悬臂结构的谐波吸收器。谐波吸收器被调谐成悬臂结构的结构频率，以致阻尼悬臂结构中的振动。

本发明的其它特征和优点从将参考附图进行的说明性实施例的下文的具体描述变得明显。

附图说明

在结合附图阅读时，根据以下详细描述最佳地理解本发明的前述和其它方面。出于图示本发明的目的，在附图中示出当前优选的实施例，但是应该理解本发明不限于公开的特定手段。在附图中包括如下附图：

图1提供了谐波吸收器能够如何减少悬臂结构中的振动的概念视图；

图2a示出了根据一些实施例的被锚固到成像系统的示例悬臂结构；

图2b提供了图2a中所示的悬臂结构的更具体视图；

图2c图示了关于图1描述的这些振动特性如何被应用到图2a和图2b中所示的示例悬臂结构；

图3提供了根据一些实施例的在图2a-2c中所示的悬臂结构的远端的具体内部视图；以及

图4示出了整个组件的位移与时间关系的数学模型。

具体实施方式

下述公开内容根据涉及与用于悬臂结构的谐波吸收器有关的方法、系统和设备的多个实施例描述了本发明。如本领域大体理解的，机械结构固有地具有能够被计算和/或测量以便得出对象的固有频率的质量、刚性和阻尼。根据下文具体描述的各种实施例，谐波吸收器（也被称为调谐质量阻尼器）被集成到悬臂结构中。在一些实施例中，这个谐波吸收器包括质量块和弹簧对，其具有精确的质量与刚性的比，该比会抵消结构的频率且因此减少或消除结构中的振动。在其它实施例中，可以使用其它类型的谐波吸收器（例如，所含液体体积）。在悬臂结构被连接到用户界面的系统中，谐波吸收器减少或消除界面的振动，从而改善整个系统的人类工程学和可用性。

图1提供了谐波吸收器能够如何减少悬臂结构中的振动的概念视图。在这种示例中，存在两个弹簧-质量块-阻尼器系统。第一弹簧-质量块-阻尼器系统的特征在于质量m1、刚性k1和阻尼系数c1，而第二弹簧-质量块-阻尼器系统的特征在于质量m2、刚性k2和阻尼系数c2，第二弹簧-质量块-阻尼器系统在此被称为“调谐-质量块-阻尼器”或者“谐波吸收器”。m2、k2和c2的值被选择或“调谐”成抵消在第一弹簧-质量块-阻尼器系统中会发生的机械振动的特定共振频率。在不存在谐波吸收器的情况下，使第一弹簧-质量块-阻尼器系统位移的力量f(t)将导致第一弹簧-质量块-阻尼器系统振动直到能量完全耗散。然而，使用谐波吸收器，这些振动能够被最小化或完全消除。

继续参考图1，第一弹簧-质量块-阻尼器系统能够被类比为悬臂结构。如本领域理解的，悬臂结构是在一端处被锚固到支撑件的刚性结构元件。悬臂结构的固有频率将取决于各种因素，诸如结构的尺寸、用于构造结构的材料的刚度模量、结构的横截面的惯性矩等。如果力被施加到悬臂结构，则结构将试图以这个频率振动直到能量被耗散。这里描述的谐波吸收器以类似于上述谐波吸收器的方式作用。即，谐波吸收器被调谐成悬臂结构的固有频率，以致减少或消除振动。

图2a示出根据一些实施例的被锚固到成像系统202的示例悬臂结构200。在这种示例中，成像系统202是单光子发射计算机断层成像术（spect）系统；然而应该理解的是本领域公知的任何成像系统可以被用于悬臂结构200，包括但不限于mri、计算机断层成像术（ct）和正电子发射断层成像术（pet）成像系统。如图像中所示，监视器组件225被附接到悬臂结构200。在成像期间，受试者被定位在床201上。之后床201被移动到成像系统202中。操作者使用监视器组件225输入用于执行成像操作的命令（例如，开始成像、选择成像参数等）。

图2b提供了图2a中所示的悬臂结构200的更具体视图。锚固区段205位于悬臂结构200的锚固端部203处，相对于成像系统202（在图2a中所示）在竖直方向上延伸。该锚固区段在锚固点230处被连接到成像系统202的上部外表面。监视器组件225位于悬臂结构200的远端213处。用户能够使得悬臂结构200绕锚固点230旋转以便在成像系统202的操作期间根据需要定位监视器组件225。

继续参考图2b，水平区段210被连接到锚固区段205以允许悬臂结构200延伸离开成像系统202以便于接近。弯曲吊臂区段215被连接到水平区段210并且位于悬臂结构200的远端213处。谐波吸收器220被定位在弯曲吊臂区段215内部（即内）。

图2c图示了关于图1在上文描述的这些振动特性如何被应用到示例悬臂结构200。在此，悬臂结构200的振动特性（被标注为m1，k1，c1）被示于水平区段210中。谐波吸收器220的振动特性（被标注为m2，k2，c2）被调谐成抵消悬臂结构200的振动特性并且因此减小结构200中的机械振动的振幅和持续时间。更具体地，m2和k2的值被选择成使得谐波吸收器220的运动部分（见图3的内部图）被调谐成悬臂结构200的特定结构频率。例如，在一种实施例中，谐波吸收器220被调谐成悬臂结构的第一固有频率。当特殊频率被激励时，谐波吸收器220将产生与结构运动异相的共振，从而抵消悬臂结构200中的振动。

应该注意，谐波吸收器能够容易地针对成像系统之间和成像系统中的改变被调谐。用于调谐谐波吸收器的技术通常是本领域公知的并且因此在此不被具体描述。大体而言，用于调谐的技术将取决于所用谐波吸收器的类型。例如，对于质量块和弹簧谐波吸收器（见下文图3），能够通过调节质量块和/或弹簧的特征（例如，线直径、外直径、长度和总线圈数量）同时监视悬臂结构200中的振动来执行调谐。

图3提供了根据一些实施例的悬臂结构200的远端的具体内部视图。在这种示例中，谐波吸收器220包括质量块315和弹簧320。引导杆325相对于弹簧320定位质量块315。谐波吸收器220在弯曲吊臂区段215和毂305内部，该毂305使用螺母适配器310被连接到弯曲吊臂区段215。毂305包括转向节适配器330，其与监视器组件225的外壳340上的转向节球接头335连接。两件式谐波吸收器220（即，质量块和弹簧）提供了能够位于悬臂结构200内部的一种简单的模块化技术方案。因此，能够容易地向现有悬臂结构添加振动阻尼而不需要对其设计进行实质性修改。在其它实施例中，所有或部分谐波吸收器220可以位于悬臂结构200（诸如弯曲吊臂区段215）外部且在外部与其连接。

图4示出了整个组件的位移与时间关系的数学模型。该图也示出了没有谐波阻尼器的悬臂组件的位移包络。如图4中所示，精确地调谐谐波吸收器（调整质量和刚性）显著减少结构振动的幅值和持续时间。因此，显著地减小了监视器组件的振动并改善了用户体验。

虽然已经在此文中公开了各种方面和实施例，不过其它方面和实施例对于本领域技术人员将是明显的。本文中公开的各种方面和实施例是出于说明目的并且不试图是限制性的，其真实范围和精神由所附权利要求指明。

附图的系统和过程是不排它的。根据本发明的原理可以得出其它系统和设计来实现相同目标。虽然已经参考具体实施例描述了本发明，不过应该理解的是在本文中示出和描述的实施例和变型仅为了说明目的。在不背离本发明范围的情况下，本领域技术人员可以实现对当前设计的各种修改。本文中的权利要求要素均不根据35u.s.c.112(f)的规定进行解释，除非该要素使用短语“意味着”进行了明确叙述。