PL221210B1 - Stabilizator pomiarowy mikrotomografu komputerowego - Google Patents

Abstract

Wynalazek dotyczy stabilizatora obiektów wielokształtnych, stosowanego podczas skanowania rentgenowskiego w komorze mikrotomografu komputerowego, przeznaczonego do precyzyjnego pozycjonowania i stabilizacji obiektów o kształtach nieregularnych. Stabilizator posiada podpory pozycjonujące (1, 2), umieszczone w platformie nośnej (3) z otworami, oraz posiada odłączany zasobnik (5) substancji płynnej lub półpłynnej w kształcie półsfery, który ma otwór do aplikacji substancji różnicujących kontrast obrazu tła.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest stabilizator pozycjonujący dla badanych obiektów w warunkach ex vivo, który może zawierać zasobnik dla substancji płynnej lub półpłynnej (żel) przeznaczony do zastosowania w przypadku konieczności zapewnienia środowiska otaczającego obiekt pomiarowy innego niż powietrze, o zróżnicowanym współczynniku pochłaniania promieni rentgenowskich. Stabilizator stanowiący moduł manipulatora, umiejscowiony w komorze pomiarowej mikrotomografu pomiędzy działem rentgenowskim a detektorem z matrycą CCD, umożliwia pozycjonowanie poziome i pionowe w osi X, Y, Z obiektów różnokształtnych podczas cyklu skanowania rentgenowskiego w komorze pomiarowej, co zapobiega potencjalnemu przesuwaniu obiektów podczas ich obrotu.

Jakość uzyskanych przekrojów dwuwymiarowych oraz rekonstrukcji trójwymiarowych zależy m.in. od stabilnego umocowania próbki i jej precyzyjnego pozycjonowania w stosunku do źródła promieniowania rentgenowskiego. W pomiarze mikrotomograficznym, w odróżnieniu od tomografii medycznej, stosowana jest geometria ratującej próbki ze stałą pozycja detektora, a próbka podczas pomiaru wykonuje obrót o określony kąt, co najmniej 180 stopni. Istotne jest zapewnienie stabilnego położenia obiektu podczas długotrwałego pomiaru oraz zapobieganie przesunięciom lub poruszeniom obiektu, wpływającym negatywnie na odczyty pomiarowe.

Znany jest z amerykańskiego opisu patentowego nr US 5,402,460 mikrotomograficzny system analizy trójwymiarowej do automatycznego skanowania wyposażony w chwytak i utrzymywacz próbki w wiązce promieniowania rentgenowskiego, generator promieniowania rentgenowskiego i detektor sygnału transferowanego przez próbkę.

Z publikacji międzynarodowego zgłoszenia patentowego nr US 4,974,243 znany jest system projekcji mikrotomograficznej z wysoką rozdzielczością wykorzystujący synchrotron lub promieniowanie rentgenowskie, w którym próbka mocowana w holderze podlega rotacji oraz posiada możliwość przesunięcia w osi Z.

Znane jest z amerykańskiego opisu patentowego nr US 5,943,387 urządzenie przeznaczone do oceny zmian intensywności promieniowania polichromatycznego, które w konstrukcji wyposażone jest w uchwyt analizowanej próbki, która podczas badania fiksowana jest w obrotowym trzpieniu z możliwością rotacji.

Inne rozwiązanie w konstrukcji manipulatora próbki stanowiącego moduł endostacji mikrotomografu komputerowego posiada możliwość elektronicznego centrowania próbki za pomocą mikromotoru, standardowego skanowania próbki krótkiej i grubej z obrotem w osi pionowej oraz niestandardowego skanowania próbki długiej i cienkiej w osi poziomej.

Celem wynalazku jest opracowanie takiej konstrukcji stabilizatora pozycjonującego obiektów imersowanych w środowisku substancji płynnej lub półpłynnej poddanych badaniu mikrotomograficznemu, który umożliwi stabilne pozycjonowanie obiektu oraz zapewni niezakłócony pomiar w trakcie obrotu próbki w manipulatorze, z możliwością dowolnej zmiany położenia obiektu wykorzystując kierunkowe podpory ruchome oraz rezerwuar dla substancji płynnej lub półpłynnej, z możliwością jej wymiany. Innym celem jest zaprojektowanie zintegrowanego systemu wspomagającego procedury pomiarowe w zakresie badania wnętrza obiektów o różnej kompozycji materiałowej, który zapewnia uniwersalne zastosowanie w różnych dziedzinach: geologii (badanie próbek skał), metalurgii (badanie mikrostruktury stopów), inżynierii materiałowej (badanie polimerów, tworzyw kompozytowych, związków ceramicznych), biologii (badanie struktur tkanek twardych), medycynie (badanie struktury bioptatów kostnych, mikrostruktury implantów ortopedycznych, tkanek miękkich) i stomatologii (badanie morfologii systemów kanałowych zębów, mikrostruktury implantów zębowych, szczelności wypełnień kanałów korzeniowych po leczeniu endodontycznym).

Zostało to rozwiązane według wynalazku w ten sposób, że stabilizator pomiarowy mikrotomografu komputerowego posiada konstrukcję zawierającą jedną podporę nieruchomą umieszczoną centralnie (1) oraz wysuwane podpory pozycjonujące (2) w kształcie walca, których położenie możne podlegać regulacji, zintegrowane we wklęsłej, okrągłej platformie nośnej (3) z otworami (4) tworzącymi układ koła, która wsparta jest na podstawie. Platforma nośna (3) podpór pozycjonujących stabilizatora posiada odłączany zasobnik (5) dla substancji płynnej lub półpłynnej w kształcie półsfery, który posiada otwór (6) w najwyższym wymiarze pionowym zasobnika. Taki układ zapewnia stabilne pozycjonowanie obiektów w czasie pomiaru i skanowania rentgenowskiego.

PL 221 210 B1

Korzystne jest, gdy powierzchnia boczna podpór pozycjonujących posiada śrubowe nacięcie zewnętrzne komplementarne ze śrubowym nacięciem otworów w platformie, umożliwiające regulację położenia pionowego podpór pozycjonujących.

Korzystnym jest, gdy proporcja średnicy podpory pozycjonującej do odległości pomiędzy środkami podpór wynosi co najmniej 1:3, a proporcja strzałki odcinka sfery tworzącej wklęsłą platformę (3) do promienia czaszy zasobnika (5) wynosi 1:4.

Korzystnym jest, gdy powierzchnie zakończeń podpór pozycjonujących mają kształt wklęsłych półsfer stanowiących odcinek sfery.

Korzystnym jest, gdy podstawa stabilizatora sprzężona jest z dwupłaszczyznowym układem mikrometrycznym, zapewniającym precyzyjne pozycjonowanie obiektu badanego na manipulatorze.

Również korzystnym jest, gdy materiał tworzący podpory pozycjonujące posiada małą gęstość atomową i pewien zakres elastyczności. Niezbędne jest, aby materiał tworzący zasobnik substancji płynnej lub półpłynnej był istotnie przepuszczalny dla promieniowania rentgenowskiego z uwagi na fakt konieczności różnicowania otrzymanego sygnału na detektorze mikrotomografu.

Rozwiązanie według wynalazku zapewnia użycie dowolnej substancji płynnej lub półpłynnej jako środowiska różnicującego, zapewniając jednocześnie ułatwioną separację i usuwanie zasobnika w zależności od rodzaju badanego obiektu, jego geometrii przestrzennej i wielkości, materiału tworzącego oraz celu pomiarów mikrotomograficznych. Jako uniwersalne rozwiązanie może zostać wykorzystane dla badania materiałów mineralnych, metalicznych, polimerowych, syntetycznych, ceramicznych. Zastosowanie kształtu półsferycznego zasobnika umożliwia jego użycie w przypadku skanowania rentgenowskiego obiektów o zróżnicowanej, wielokształtnej geometrii.

Zaletą rozwiązania jest: zredukowanie całkowitego czasu przeznaczonego na procedurę pozycjonowania próbki badanej w manipulatorze mikrotomografu, ograniczenie czynności przygotowawczych wykonywanych przez personel, stabilne pozycjonowanie próbki w wybranych płaszczyznach na wózku mikrotomografu oraz ograniczenie niebezpieczeństwa kolizji i wynikające z tego zagrożenie uszkodzenia lampy rentgenowskiej.

Z uwagi na fakt, że wymiar średnicy uniwersalnego wózka manipulatora wynosi od 100 mm do 150 mm oraz biorąc pod uwagę wymaganą objętość substancji płynnej lub półpłynnej gromadzonej w zasobniku, minimalna wysokość zasobnika wg koncepcji wynalazku powinna wynosić w zakresie od 50 mm do 70 mmm w zależności od wielkości próbki i przeznaczenia zasobnika. Korzystnym jest, gdy maksymalna średnica platformy nośnej wynosi od 100 mm do 150 mm.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie stabilizator w widoku z boku, fig. 2 - stabilizator w widoku z góry.

Claims (4)

Zastrzeżenia patentowe

1. Stabilizator pomiarowy mikrotomografu komputerowego, znamienny tym, że posiada konstrukcję zawierającą jedną centralną i nieruchomą podporę (1) oraz ruchome podpory pozycjonujące (2) w kształcie walca, zintegrowane w platformie nośnej (3) w kształcie odcinka sfery z otworami (4) tworzącymi układ koła.

2. Konstrukcja według zastrz. 1, znamienna tym, że proporcja średnicy podpory pozycjonującej do odległości pomiędzy środkami podpór wynosi co najmniej 1:3.

3. Konstrukcja według zastrz. 1, znamienna tym, że platforma nośna (3) podpór pozycjonujących stabilizatora posiada odłączany zasobnik (5) dla substancji płynnej lub półpłynnej w kształcie półsfery, wyposażony w otwór (6) w najwyższym wymiarze pionowym zasobnika.

4. Konstrukcja według zastrz. 1, znamienna tym, że proporcja strzałki odcinka sfery tworzącej wklęsłą platformę (3) do promienia czaszy zasobnika (5) wynosi 1:4.