DE102004042100A1

DE102004042100A1 - Körperschallentkoppelnde Befestigungsvorrichtung und Magnetresonanzgerät

Info

Publication number: DE102004042100A1
Application number: DE200410042100
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr. Renz; Johann Schuster; Stefan Stocker; Günther Zebelein
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2004-08-30
Filing date: 2004-08-30
Publication date: 2006-01-05

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Befestigungsvorrichtung (11) zur körperschallentkoppelten Befestigung eines Bauteils (7), wobei das Bauteil (7) im befestigten Zustand die Befestigungsvorrichtung (11) an einer Kontaktfläche (31) kontaktiert, wobei auf einer der Kontaktfläche (31) abgewandten Seite ein Mutterkäfig (25) mit einer Mutter (23) angeordnet ist, in die eine Schraube (21) durch Aussparungen (15, 27) in der Befestigungsvorrichtung (11) und im Bauteil (7) schraubbar ist, wobei Flächen (31, 33), die zur Körperschallübertragung beitragen, mit einem vibrationsdämpfenden Material (35) belegt sind. Eine Anwendung betrifft die Befestigung einer Innenverkleidung (7) eines Magnetresonanzgeräts (1).

Description

Die Erfindung betrifft eine Befestigungsvorrichtung zur körperschallentkoppelten Befestigung eines Bauteils, wobei das Bauteil im befestigten Zustand die Befestigungsvorrichtung an einer Kontaktfläche kontaktiert, wobei auf einer der Kontaktfläche abgewandten Seite ein Mutterkäfig mit einer Mutter angeordnet ist, in die eine Schraube durch Aussparungen in der Befestigungsvorrichtung und im Bauteil schraubbar ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Magnetresonanzgerät mit einer Innenverkleidung und einem Grundfeldmagneten, wobei die Innenverkleidung mit mehreren Befestigungsvorrichtungen am Grundfeldmagneten befestigt ist.
Die Übertragung von Körperschall ist immer dann ein Problem, wenn ein Zielbereich von einer Schallquelle akustisch entkoppelt werden soll, z.B. um im Zielbereich die Lärmbelastung zu verringern. Dies ist bei z.B. Magnetresonanztomographiegeräten (MR-Geräten) der Fall, bei denen Lärm im Untersuchungsbereich auf einen für einen Patienten erträglichen Wert reduziert werden soll. Eine Lärmquelle bei einem MR-Gerät ist z.B. eine Gradientenspuleneinheit, die im Betrieb stark vibriert. Die Gradientenspuleneinheit ist üblicherweise an einem Grundfeldmagneten befestigt und überträgt auf diesen somit Körperschall (z.B. Vibrationen).
Neben anderen Aufgaben ist es eine Aufgabe einer Innenverkleidung des MR-Geräts, die direkte Schallübertragung von der Gradientenspuleneinheit auf den Untersuchungsbereich im Inneren zu reduzieren. Neben der direkten akustischen Übertragung wird beim Betrieb der Gradientenspuleneinheit Körperschall über das Magnetgehäuse des Grundfeldmagneten auf die Innenverkleidung übertragen. Der übertragene Körperschall und die damit verbundenen Vibrationen der Innenverkleidung tragen ebenfalls zur Lärmbelastung im Untersuchungsbereich bei. Zur Lärmreduzierung im Innenraum ist es daher von Vorteil, die Körperschallübertragung auf Verkleidungskomponenten zu dämpfen.

Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Befestigungsvorrichtung sowie ein Magnetresonanzgerät mit einer derartigen Befestigungsvorrichtung anzugeben, die eine körperschallentkoppelnde Befestigung eines Bauteils, z.B. einer Innenverkleidung eines MR-Geräts, ermöglicht.

Die Aufgabe, bezogen auf die eingangs erwähnte Befestigungsvorrichtung, wird durch ein Belegen von Flächen, die zur Körperschallübertragung beitragen, mit einem vibrationsdämpfenden Material gelöst. Allgemein erfolgt eine Körperschallübertragung über mechanische Übertragungspfade ausgehend von der Befestigungsvorrichtung über sich berührende Flächen auf das Bauteil. D.h., sie findet sowohl direkt von der Befestigungsvorrichtung zum Bauteil über die Kontaktfläche, als auch indirekt über Auflageflächen der Schraube und/oder der Mutter statt. Erfindungsgemäße bewirkt nun der Flächenbelag, dass Vibrationen der Befestigungsvorrichtung nicht auf das Bauteil übertragen werden, d.h., der direkte und der indirekte Körperschallübertragungspfad sind unterbrochen. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass bei einer derartigen Befestigungsvorrichtung die Befestigung des Bauteils montagefreundlich ist, da die Befestigung auch dann möglich ist, wenn kein Zugang zu der der Kontaktfläche abgewandten Seite möglich ist.

Dies ist beispielsweise bei hohlzylinderförmigen MR-Geräten der Fall, bei denen eine rohrförmige Innenverkleidung eingebaut wird. Mit der erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung ist es möglich, die Innenverkleidung ein- oder auszubauen, ohne z.B. eine schwere Flanschverkleidung abzubauen, welche den Zugang zu der der Kontaktfläche abgewandten Seite versperrt. Denn die erfindungsgemäße Befestigungsvorrichtung ermöglicht in diesem Fall ein Ein- und Ausbauen der Innenver kleidung von innen. Damit entfällt der sowohl zeit- als auch resourcenaufwändige Vorgang des Ein- und Ausbaus der Flanschverkleidung.

Die Aufgabe, bezogen auf das Magnetresonanzgerät, wird mit einem Magnetresonanzgerät gemäß Anspruch 7 gelöst. Erfindungsgemäß wird die Innenverkleidung des MR-Geräts, die unter Umständen bei eingefahrener Liege auch das Patientengewicht und Teil des Liegengewichts tragen muss, vibrationsgedämpft und körperschallentkoppelt angeschraubt.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Befestigungsvorrichtung sind sowohl die Kontaktfläche zwischen der Befestigungsvorrichtung und dem Bauteil als auch eine Innenwand des Mutterkäfigs, zu der die Mutter im befestigten Zustand in Kontakt steht, mit dem vibrationsdämpfenden Material belegt. Vorzugsweise werden alle Flächen, die zur Körperschallübertragung beitragen könnten, mit dem vibrationsdämpfenden Material belegt.

In einer vorteilhaften Ausführungsform sind die Aussparung in der Befestigungsvorrichtung sowie der Mutterkäfig derart dimensioniert, dass die Mutter und damit die Schraube räumlich innerhalb eines Toleranzbereichs zum Liegen kommt. Dadurch können geometrische Abweichungen der Aussparung des Bauteils bei der Befestigung kompensiert werden.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Befestigungsvorrichtung ist das vibrationsdämpfende Material ein Schaumwerkstoff. Beispielsweise kann das Material aus einem PUR-Elastomer, insbesondere aus z.B. SYLODAMP, SYLODYN oder SYLOMER der Firma Getzner Werkstoffe GmbH, ausgebildet werden. In einer Ausführungsform weist es einen hohen Verlustfaktor auf, welcher vorzugsweise größer 0,5 nach DIN 53513 ist. Die Körperschallentkopplung wird somit durch die speziell für einen derartigen Einsatz konzipierten Schaumwerkstoffe mit vibrationsdämpfenden Eigenschaften sichergestellt.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind durch die verbleibenden Merkmale der Unteransprüche gekennzeichnet.

Es folgt die Erläuterung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der 1 bis 3. Es zeigen:
1 einen Schnitt durch die untere Hälfte eines hohlzylinderförmigen Magnetresonanzgeräts,
2 einen vergrößerten Ausschnitt einer Befestigungsstelle einer Innenverkleidung des Magnetresonanzgeräts aus 1 und
3 eine dreidimensionale Darstellung des Ausschnittes aus 2.
1 zeigt einen Schnitt durch ein schematisches Magnetresonanzgerät 1. Gezeigt wird nur die untere Hälfte des im Wesentlichen zylindersymmetrischen Aufbaus. Das Magnetresonanzgerät 1 umfasst einen Grundfeldmagneten 3, eine Gradientenspuleneinheit 5 und eine Innenverkleidung 7, die an einem Magnetgehäuse des Grundfeldmagneten 3 über Magnetfestigungselemente 9 befestigt wird.
Die Magnetbefestigungselemente 9 sind am Grundfeldmagneten 3 angebracht und stellen eine Verbindung zu Befestigungsvorrichtungen 11 her. Diese umfassen Winkelelemente 13. In 1 bilden die Winkelelemente 13 zweier Befestigungsvorrichtungen 11 eine bauliche Einheit. Die Innenverkleidung 7 ist an den Befestigungsvorrichtungen 11, im speziellen an den Enden des Winkelelements 13, angeschraubt. Von den Magnetbefestigungselementen 9 sind jeweils zwei an den Enden der rohrförmigen Innenverkleidung 7 angeordnet. Auch die Gradientenspuleneinheit 5 ist am Grundfeldmagneten 3 befestigt und überträgt während der Bestromung von Gradientenspulen der Gra dientenspuleneinheit 5 auf den Grundfeldmagneten 3 Schwingungen. Die Befestigungsvorrichtungen 11 sind derart ausgebildet, dass Körperschall vom Magnetgehäuse des Grundfeldmagneten 3 nicht oder zumindest stark gedämpft auf die Innenverkleidung 7 übertragen wird. Des Weiteren sind die Befestigungsvorrichtungen 11 derart ausgebildet, dass die Befestigung mit einer gewissen geometrischen Fehlertoleranz möglich wird. Dadurch kann die Genauigkeit in der Anbringung der Magnetbefestigungselemente 9 sowie in der Positionierung von Rohrbohrungen 15 in der Innenverkleidung 7 innerhalb eines Toleranzbereichs erfolgen.
Das Anschrauben und Lösen der Innenverkleidung 7 erfolgt vom Inneren der rohrförmigen Innenverkleidung 7 aus, so dass kein Zugang zum Außenbereich der Innenverkleidung 7 notwendig ist. Ein Ausbau von eventuell den Zwischenraum verkleidenden Flanschbauteilen entfällt somit. Die Befestigungsvorrichtungen 11 gewährleisten einen stabilen Einbau der Innenverkleidung 7, so dass diese z.B. den Patienten und Teile einer Patientenliege tragen kann.
2 zeigt einen Schnitt durch eine der Befestigungsvorrichtungen 11. Man erkennt das Winkelelement 13, an dem die Innenverkleidung 7 angeschraubt ist. Die Befestigung erfolgt mit einer M12-Schraube 21 und einer z.B. viereckigen Mutter 23. Die Schraube 21 ist vorzugsweise als Senkkopfschraube ausgeführt und wird in der ca. 6 bis 8 mm dicken Innenverkleidung 7 versenkt. Die Mutter 23 befindet sich in einem viereckigen Mutterkäfig 25. Der Mutterkäfig 25 ist in seinen Ausmaßen größer als die Mutter 23, so dass diese im Mutterkäfig 25 verschiebbar ist, aber sich beim Anschrauben nicht mitdrehen kann. Eine besondere konusförmige Gestaltung der Schraubenspitze ermöglicht ein leichtes Finden der Mutter 23, die im Mutterkäfig 25 gleitend ihre Position nach der Rohrbohrung 15 einstellen wird. Somit ist ein Anschrauben an verschiedenen Positionen im Toleranzbereich möglich. Der Tole ranzbereich wird durch die Größe der Aussparung 27 im Winkelelement 13 bestimmt.
Im befestigten Zustand liegt die Innenverkleidung 7 auf einer Kontaktfläche 31 der Befestigungsvorrichtung auf. Die Schraube 21 überträgt die Kraft der Schraubverbindung auf die Innenverkleidung 7 und die Mutter 23 bewirkt eine Gegenkraft auf eine auf der gegenüber liegende Seite liegende Fläche 33 des Winkelelements 13. Zur Verhinderung der Übertragung von Körperschall vom Winkelelement 13 auf die Innenverkleidung 7 sind auf den Flächen 31 und 33 eine Lage vibrationsdämpfenden Materials 35, z.B. SYLODYN, SYLODAMP oder SYLOMER, angeordnet. Im unbefestigten Zustand ist die Dicke der Lage ca. 4 mm, im befestigten Zustand wird die Dicke auf ca. 2 mm komprimiert.
Des Weiteren können zusätzliche Lage des vibrationsdämpfenden Materials 35 an den Innenwänden des Käfigs 25 sowie an den Innenwänden der Aussparung 27 angeordnet werden. Diese Lagen verhindern eine Körperschallübertragung für den Fall, dass die Schraube 21 oder die Mutter 23 an den Seitenwänden anliegt.
3 zeigt eine dreidimensionale Darstellung des abgebildeten Bereichs aus 2. Man erkennt die in der Innenverkleidung 7 versenkte Schraube 21, das Winkelelement 13 und den quaderförmig ausgebildeten Käfig 25. Die Verschraubung ist luft- und im Wesentlichen lärmdicht. Sie ist von Patientenseite aus unauffällig, da sie nicht über die Oberfläche vorsteht.
Die Befestigungsvorrichtung 11 wird beispielsweise folgendermaßen hergestellt. Zuerst wird der im Querschnitt U-förmige Mutterkäfig 25 gebogen. Seine Innenwände werden z.B. mit SYLODAMP ausgekleidet. Dann wird eine Mutter auf einer Seite mit einer SYLODAMP-Lage versehen und so in den Mutterkäfig 25 eingelegt, dass das SYLODAMP auf der offenen Käfigseite ange ordnet ist. Der Mutterkäfig 25 wird nun mit dem Winkelelement 13 verschweißt, wobei die Aussparung 27 im Winkelelement 13 möglichst zentriert den Zugang zur Mutter 23 ermöglicht. Abschließend wird die Kontaktfläche 31 und die Innenwand der Aussparung 27 mit SYLODAMP belegt. Alternativ zur Belegung der Mutter 23 mit SYLODAMP kann auch die Käfigseite des Winkelelements 13 mit SYLODAMP belegt werden. Ebenso kann auch anstelle des Winkelelements 13 die Innenverkleidung 7 mit SYLODAMP belegt werden.
SYLODYN, SYLODAMP und SYLOMER sind mikrozellige PUR-Elastomere mit unterschiedlichen elastischen und schockdämpfenden Eigenschaften. Ein PUR-Elastomer (thermoplastisches Polyurethan) ist ein elastischer Werkstoff mit einer sehr guten Verschleißfestigkeit und einem hohen Rückstellvermögen, der wirksam Schwingungen und Körperschall reduziert. Je nach Frequenzbereich von Vibrationen können unterschiedliche Elastomere am günstigsten in ihrer dämpfenden Wirkung sein. Auch SYLODYN, SYLODAMP und SYLOMER sind volumenkompressibel und erfordern somit keine Profilierungen oder Hohlräume für Verformungen. Nach der Entlastung nehmen sie wieder das ursprüngliche Volumen ein. Ihre Verformbarkeit liegt je nach Typ zwischen 25 % und 40 %.
SYLODAMP weist z.B. einen hohen mechanischen Verlustfaktor von ca. 0,6 nach DIN 53 513 und eine Rückprallelastizität von 8 % bis 20 % nach DIN°53 512 auf. Als besonders energieabsorbierender Werkstoff kann er besonders gut schockartige Belastungen, wie z.B. Stöße, absorbieren bzw. dämpfen.
Elastomere können durch Variation ihrer Dichte und Zusammensetzung praktisch in jeder Härte erzeugt werden. Sie werden von Getzner-Werkstoffe GmbH entwickelt und vertrieben. Sie können als selbstklebende Folie auf den Flächen aufgebracht werden oder als Verbund mit dem Metall hergestellt werden.

Claims

Befestigungsvorrichtung (11) zur körperschallentkoppelten Befestigung eines Bauteils (7), wobei das Bauteil (7) im befestigten Zustand die Befestigungsvorrichtung (11) an einer Kontaktfläche (31) kontaktiert, wobei auf einer der Kontaktfläche (31) abgewandten Seite ein Mutterkäfig (25) mit einer Mutter (23) angeordnet ist, in die eine Schraube (21) durch Aussparungen (15, 27) in der Befestigungsvorrichtung (11) und im Bauteil (7) schraubbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass Flächen (31, 33), die zur Körperschallübertragung beitragen, mit einem vibrationsdämpfenden Material (35) belegt sind.
Befestigungsvorrichtung (11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche (31) und/oder eine Innenwand des Mutterkäfigs (25), welche die Mutter (23) im befestigten Zustand kontaktiert, und/oder eine aufliegende Seite der Mutter (23) und/oder Seitenwände des Käfigs und/oder der Aussparung (27) in der Befestigungsvorrichtung (11) Flächen (31, 33) sind, die mit dem vibrationsdämpfenden Material (35) belegt sind.
Befestigungsvorrichtung (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung (27) in der Befestigungsvorrichtung (11) und der Mutterkäfig (25) Ausmaße aufweisen, die eine geometrische Abweichung der Aussparung (15) des Bauteils (7) bei der Befestigung tolerieren.
Befestigungsvorrichtung (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das vibrationsdämpfende Material (35) ein Schaumwerkstoff, insbesondere mit einem hohen Verlustfaktor größer 0,5 nach DIN 53 513, ist.
Befestigungsvorrichtung (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das vibrationsdämpfende Material (35) als Flächenbelag aus einem PUR-Elastomer, insbesondere aus SYLODYN, SYLODAMP und/oder SYLOMER, ausgebildet ist.
Befestigungsvorrichtung (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das vibrationsdämpfende Material (35) eine Dicke von ca. 4 mm aufweist, wobei die Dicke im befestigten Zustand reduziert ist.
Magnetresonanzgerät (1) mit einer Innenverkleidung (7) und einem Grundfeldmagneten (3), wobei die Innenverkleidung (7) mit mehreren Befestigungsvorrichtungen (11) nach einem der vorherigen Ansprüche am Grundfeldmagneten (3) von Vibrationen entkoppelt befestigt ist.
Magnetresonanzgerät (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenverkleidung (7) rohrförmig ausgebildet und mit je vier Befestigungsvorrichtungen (11) an Anfang und Ende befestigt ist.
Magnetresonanzgerät (1) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenverkleidung (7) luftdicht an den Befestigungsvorrichtungen (11) befestigt ist.
Magnetresonanzgerät (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Befestigungsvorrichtungen (11) ein Winkelelement (13) um fasst, am Grundfeldmagneten (3) angebracht und im montierten Zustand des Innenverkleidungsrohres (7) nicht zugänglich ist.