BR212014018332Y1

BR212014018332Y1 - dispositivo manual de geração de imagem e retrodi-fusão de raio x

Info

Publication number: BR212014018332Y1
Application number: BR212014018332-0U
Authority: BR
Inventors: Louis Wainwright; Peter Rothschild; Lee Grodzins; Paul Bradshaw
Original assignee: American Science And Engineering, Inc.
Priority date: 2012-01-27
Filing date: 2013-01-25
Publication date: 2020-07-21
Also published as: ES1134788Y; JP3195776U; BR212014018332U2; PE20150233Z; CZ29627U1; PL70150Y1; IT201600111552U1; US20130195248A1; CN205103190U; CA2862043A1; DE202013011828U1; DK201600059U1; PL123398U1; IL232783B; DK201600059Y3; WO2013112819A1; ES1134788U; EP2807474A1; EP2807474A4; RU151218U1

Abstract

"APARELHO DE IMAGEM PORTATIL".
O presente modelo refere-se a um aparelho para geração de imagem itens atrás de uma barreira ocultante. Uma fonte de radiação penetrante é contida inteiramente dentro de um alojamento. Um modulador espacial forma a radiação penetrante dentro de um feixe e efetua a varredura do feixe para irradiar um objeto inspecionado. Um detector gera um sinal de difusão com base na radiação penetrante dispersada pelos conteúdos do objeto inspecionado e um sensor detecta a moção relativa a uma posição anterior do aparelho em relação ao objeto inspecionado. Um processador recebe o sinal de difusão e gera uma imagem dos conteúdos do objeto inspecionado pelo menos com base no sinal de difusão. O alojamento pode ser adaptado para a retenção de um operador em uma só mão.

Description

"APARELHO DE IMAGEM PORTÁTIL".

[001] O presente modelo de utilidade reivindica a prioridade do Pedido de Patente Provisória dos U.S., Número de Série 61/591,360, depositado em 27 de Janeiro de 2012 e do Pedido de Patente Provisória dos U.S., Números de Série 61/598,521 e 61/598,576, ambos depositados em 14 de Fevereiro de 2012 e dos Pedidos de Patente Provisória dos U.S., Números de Série 61/607,066, depositados em 6 de Março de 2012, os quais estão todos incorporados aqui por referência.

Campo Técnico

[002] O presente modelo refere-se a sistemas e métodos para geração de imagem em raio X e mais particularmente, a sistemas e métodos para geração de imagem em raio X empregando a detecção, de pelo menos, raios X dispersos.

Técnica Antecedente

[003] As técnicas de retrodifusão de raio X foram usadas pelos últimos 25 anos para detectar itens localizados atrás de uma barreira de ocultação sem precisar colocar um detector de raio X distal em relação ao objeto que está tendo imagem gerada (em relação à fonte de raio X). Essas técnicas provaram que são benéficas para determinadas aplicações de geração de imagem, tal como a inspeção bilateral (isto é, com detector e fonte no mesmo lado do objeto) de veículos, contêineres de carga, malas e até mesmo pessoas.

[004] No entanto, atualmente esses dispositivos tendem a ser consideravelmente grandes e pesados devido ao tamanho e peso das fontes de raio X, ao mecanismo formador de que é necessário para criar o feixe tipo lápis de varredura e aos detectores que detectam os raios X retrodifundidos.

[005] Um dispositivo retrodifusor para detecção de estrutura escondida por uma parede foi sugerido pela Publicação da de Patente Japonesa Aberta à Inspeção Pública #No. 10-185842 (posteriormente referida como "Toshiba '842"), depositada em 12 de Dezembro de 1996 e incorporada aqui por referência. O aparelho descrito na Toshiba '842 não pode prover mais do que uma imagem instantânea de uma região dentro da faixa de varredura, a qualquer momento, de uma fonte segurada por um operador.

[006] Recentemente, o desenvolvimento de fontes de raio X compactas e leves que operam em potência moderada (na faixa, tipicamente entre 1-20 Watts) em energias de raio X relativamente altas (50 - 120 keV), juntamente com motores elétricos pequenos e bem eficientes para controlar um cortador de formação de feixe que é óptico e giratório, têm permitido o planejamento e desenvolvimento de sistemas de geração de imagem com retrodifusor manual, leve e compacto.

[007] Além disso, sistemas retrodifusores de raio X da técnica anterior que usam tubos de raio X, tal como descrito, por exemplo, na Patente U.S. #No. 5,763,886 (de Schulte) sempre proveram um meio para mover o objeto ou o sistema de geração de imagem em moção relativa em relação ao outro ao longo da direção de "varredura", o qual segue tipicamente na direção perpendicular ao plano que contém um feixe de raio X do gráfico de varredura criado por um cortador óptico do tipo roda. Por exemplo, para inspecionar um objeto que possui uma superfície vertical (tal como uma parede, por exemplo, uma bagagem), o feixe de raio X é tipicamente varrido em um plano vertical com o objeto inspecionado sendo movido em uma direção horizontal. Isso é típico de sistemas que escaneiam bagagem, onde a mala é movida em uma direção horizontal sobre uma esteira ou para sistemas que escaneiam veículos, no qual o veículo é conduzido para além (ou através) do sistema ou de maneira alternativa, o sistema é movido em uma direção horizontal depois de um veículo estacionário. Para profissionais escaneadores que usam retrodifusor de raio X, o feixe é tipicamente varrido no plano horizontal com o conjunto de fontes sendo movido para além de uma pessoa estacionária na direção vertical. Em qualquer caso, para criar uma imagem de retrodifusão bidimensional, deve haver uma moção relativa do sistema e do objeto que está sendo varrido e essa exigência geralmente aumenta de modo significativo o peso, tamanho e a complexidade do sistema de geração de imagem.

Sumário das Modalidades do Modelo

[008] De acordo com várias modalidades do presente modelo, um aparelho de imagem é provido. O aparelho de imagem possui um alojamento e uma fonte de radiação penetrante contida inteiramente dentro do alojamento para gerar radiação penetrante. De maneira adicional, o aparelho possui um modulador espacial para formar a radiação penetrante dentro de um feixe para irradiar o objeto e para varrer o feixe, um detector para gerar um sinal de difusão com base na radiação penetrante dispersada pelos conteúdos do objeto inspecionado, um sensor para detectar a moção do aparelho em relação a uma posição anterior do aparelho em relação ao objeto inspecionado e um processador para receber o sinal de difusão e para gerar uma imagem dos conteúdos do objeto inspecionado pelo menos com base no sinal de difusão.

[009] O alojamento pode ser adaptado para a retenção de um operador em uma só mão e, em determinadas modalidades, o sensor pode ser um codificador mecânico, um acelerômetro ou um sensor óptico para citar três exemplos. O processador pode ser adaptado para modular a intensidade da radiação penetrante com base na moção detectada do aparelho.

[0010] Em outras modalidades do presente modelo, o aparelho retrodifusor de geração de imagem também possui um mitigador de fricção adaptado para prover contato entre o aparelho e o objeto inspecionado. O mitigador de fricção pode incluir rodas, rodas cilíndricas e rampas de baixa fricção.

[0011] Em outras modalidades, pode haver um, dois ou mais cabos acoplados ao alojamento. Pode haver um intertravamento para desativar a fonte de radiação penetrante caso nenhum objeto seja detectado dentro de uma proximidade especificada do aparelho.

[0012] Em modalidades alternativas do modelo, um detector de transmissão também é acoplado ao aparelho. Uma blindagem de retrodifusão pode ser provida, a qual está adaptado para se instalar fora do alojamento, onde a blindagem de retrodifusão também pode ser adaptada de modo flexível para se conformar à superfície de um objeto inspecionado.

Breve Descrição das Figuras

[0013] As características do modelo mencionadas acima serão prontamente melhor compreendidas através da referência à descrição detalhada a seguir, com referência às Figuras em anexo, nas quais:

[0014] A Figura 1 ilustra uma vista explodida de um dispositivo manual retrodifusor de raio X de acordo com uma modalidade do presente modelo.

[0015] A Figura 2 ilustra de forma esquemática o uso de detectores colimados para reduzir a detecção de um difusor de campo próximo, de acordo com as modalidades do presente modelo.

[0016] A Figura 3 mostra um dispositivo manual de geração de imagem com um detector de transmissão com um único canal removível, de acordo com uma modalidade do presente modelo.

[0017] A Figura 4 mostra um dispositivo manual de geração de imagem com um detector de transmissão com múltiplos canais removíveis, de acordo com outra modalidade do presente modelo.

[0018] As Figuras 5A-5C mostram uma operação com duas mãos de um dispositivo retrodifusor manual de acordo com uma modalidade do presente modelo.

Descrição Detalhada das Modalidades do Modelo Definições:

[0019] Conforme usado nesta descrição e nas reivindicações em anexo, o termo "imagem" refere-se a qualquer representação multidimensional, seja na forma tangível ou perceptível, por meio do qual o valor de alguma característica está associado com uma pluralidade de locais correspondentes às coordenadas dimensionais de um objeto no espaço físico, embora esses locais não sejam necessariamente mapeados uma a um. Desse modo, por exemplo, a exibição gráfica da distribuição espacial de alguma característica, tal como o número atômico em uma ou mais cores constitui uma imagem. E o mesmo ocorre com uma série de números em uma memória de computador ou meio holográfico. De maneira similar, "geração de imagem" refere-se à renderização de uma característica de estado físico em termos de uma ou mais imagens.

[0020] As distribuições energéticas de radiação penetrante podem ser denotadas aqui como uma questão de conveniência de anotação por mencionar a energia terminal emitida das mesmas (frequentemente chamada de energia de "ponto final"). Desse modo, por exemplo, um tubo de raio X que emite radiação "bremsstrahlung" devido aos elétrons acelerados através de um potencial de 100 kV, irá emitir raios X de energia menores do que 100 keV e o espectro da radiação emitida pode ser caracterizado, aqui, como um feixe de "100 keV," e uma imagem de radiação detectada dispersada a partir desse feixe pode ser referida aqui como uma imagem difusora de "100 keV."

[0021] Conforme usado nesta descrição e em qualquer uma das reivindicações em anexo, os termos "Z alto" e "Z baixo" devem ter conotações relacionadas entre si, o que significa que "Z alto" refere-se a um material ou a um campo de visão caracterizado por um número atômico eficaz Z que é maior do que um material ou a um campo de visão referido, no mesmo contexto, como "Z baixo".

Descrição das Modalidades:

[0022] Um aparelho retrodifusor de geração de imagem 100 de acordo com as modalidades do presente modelo será descrito agora em geral com referência à Figura 1. Uma fonte 102 de radiação penetrante, a qual pode ser um tubo de raio X, por exemplo, conforme mostrado ou também pode ser qualquer outra fonte de partículas (tal como raios gama) de radiação penetrante, emite a radiação penetrante que é formada dentro de um feixe 106 por meio de uma estrutura de formação de feixe (ou colimação) designada geralmente pelo numeral 108. Tais estruturas de formação de feixe são bem conhecidas na técnica e as mesmas estão englobadas no escopo do presente modelo.

[0023] O feixe 106 é temporariamente cortado, como pelo cortador óptico do tipo roda 110, acionado pelo motor 109, embora qualquer outro meio de feixe corte de feixe 106 possa ser praticado do escopo do presente modelo. O mecanismo empregado para modelar o feixe 106 e para temporariamente interromper e varrer espacialmente o feixe 106 pode ser referido aqui como um modulador espacial. O feixe 106 colide com a superfície 120 de um objeto inspecionado 121 fora de um aparelho 100. A radiação penetrante 124 dispersada pelos conteúdos 118 dentro ou depois da superfície 120, é detectada por um ou mais detector de retrodifusão 122, cada qual acoplado a um processador 130 para formar uma imagem de retrodifusão do objeto 121. Os detectores 122 podem empregar a acoplagem de fibra deslocadora do comprimento de onda da cintilação para permitir que detectores com perfil fino sejam instalados fora de uma configuração dobrada em relação a um alojamento 142. O objeto em imagem 121 pode ser uma parede interna feita de placa de gesso para um prédio, um caixote ou caixa, embora numeral 120 designe a superfície dessa parede, caixote ou caixa.

[0024] De acordo com as modalidades preferidas do presente modelo, o aparelho de imagem 100 varre o feixe de raio X 106 em um único caminho linear 125 (por exemplo, ao longo de uma linha no plano horizontal), usando técnicas bem conhecidas de varredura, com base nas posições de rotação em relação a um corte fixo etc. Deve ser compreendido que o caminho linear de varredura pode ser arqueado ou então curvilíneo dentro do escopo do presente modelo. No entanto, o operador move o sistema em uma direção de "varredura" 127 substancialmente perpendicular a esse plano. (No exemplo ilustrado na Figura 1, a direção de varredura é a direção vertical). Isso significa que o sistema não precisa incluir mecanismos para prover essa moção relativa, o que permite ao sistema ser muito mais simples, mais leve e muito mais compacto.

[0025] De modo a prover estabilidade enquanto o sistema estiver em uso, um ou mais mitigadores de fricção 123 podem ser incorporados à parte frontal do dispositivo, o que permite ao sistema ser empurrado contra a superfície 120 do objeto 121 sendo mostrado em imagem. O mitigador de fricção 123 pode incluir uma série de rodas, rodas cilíndricas ou rampas de baixa fricção, por exemplo.

[0026] Com referência adicional à Figura 1, um tubo em miniatura de raio X (que emite aproximadamente 10W, com um potencial de anodo aplicado de aproximadamente 70kV) pode servir como fonte 102 de radiação penetrante. O cortador óptico do tipo roda 110 acionado pelo motor 109 cria o feixe tipo lápis de varredura 106 de raios X, conforme mostrado. O alojamento 142 é provido, na modalidade mostrada, com dois cabos 140 e 141 para que em uma operação só com uma mão ou com duas mãos do dispositivo 100 seja facilitada, dependendo do que fica mais fácil para o operador.

[0027] De acordo com as modalidades preferidas do modelo, o centro de massa do dispositivo de geração de imagem 100 é configurado para que a face frontal 126 do dispositivo permaneça em total contato com a face 120 do objeto que está sendo varrido, mesmo quando o dispositivo for segurado apenas pelo cabo superior. Isso reduz qualquer força de torsão sobre o braço e pulso do operador, o que reduz a fatiga e torna o dispositivo mais fácil de usar.

Corrigindo a Velocidade Variável de Varredura e a Direção de Varredura

[0028] Uma das limitações de basear-se no operador para prover a moção relativa na direção de "varredura" é a variabilidade de a velocidade e direção de varredura, o que ocorrerá devido à inexperiência ou fatiga de um operador ou devido a superfícies irregulares. De acordo com as modalidades do presente modelo, variabilidade na velocidade de varredura pode ser acomodada incorporando-se um ou mais sensores 145 ou codificadores de posição que permitem que a posição atual seja inferida em relação a uma posição anterior para que a proporção de aspecto da imagem possa ser corrigida de forma dinâmica, linha de varredura por linha de varredura. Por exemplo, se o operador diminuir a moção relativa durante parte da varredura, o codificador ou sensor informa ao software executado através do processador 130 que isso está ocorrendo e o software de geração de imagem pode então calcular a média de várias linhas juntamente para que nenhuma distorção fique aparente na imagem exibida ao operador. Por outro lado, se o operador aumentar a moção durante parte da varredura, o software pode interpolar linhas adicionais dentro da imagem para que, mais uma vez, nenhuma distorção na imagem fique aparente. Além disso, os codificadores podem ser usados para corrigir a variabilidade na direção de varredura, para corrigir a imagem, por exemplo, caso os cortes adjacentes de imagem não estejam completamente paralelo uns aos outros. Os codificadores os sensores de posição podem incluir, mas não estão limitados a: um mouse óptico ou mecânico, codificadores acoplados a rodas ou bolas cilíndricas ou acelerômetros que monitoram as mudanças na velocidade de varredura.

[0029] Uma modalidade adicional do modelo permite que a corrente de anodo do tubo de raio X 102 seja mudada de forma dinâmica, dependendo da velocidade instantânea de varredura do dispositivo. Por exemplo, se a velocidade de varredura for reduzida por um fator de dois, a corrente de anodo pode ser reduzida por um fator de dois. Isso significa que mesmo se a varredura levasse o dobro do tempo para ser concluída, a dose total de radiação por varredura para o operador e o ambiente permaneceria a mesma, o que aumenta a segurança do dispositivo.

"Costura" de Imagem

[0030] O uso de sensores de posição ou acelerômetros 145 também permite as imagens de pequenas áreas de varredura sejam "costuradas" juntas para criar uma imagem maior, com um formato substancialmente maior. Por exemplo, o operador pode primeiramente fazer a varredura de um corte vertical com 30 cm (12 polegadas) de largura em uma parede e em seguida mudar para um corte vertical adjacente. Como o sistema sabe a localização (pelo menos, em relação a um ponto inicial, embora não necessariamente uma posição absoluta) do feixe de raio X em qualquer dado momento, as imagens que correspondem a cada corte podem ser unidas por um computador ou controlador 130 do sistema para criar uma imagem que contém múltiplos cortes. Os algoritmos para unir imagens diferentes são conhecidos na técnica, conforme pesquisado, por exemplo, em Szelinski, "Alinhamento e Junção de Imagens: um Tutorial,"' Relatório Técnico MSR-TR-2004-92, Empresa Microsoft, em Paragios (ed.), Manual de Modelos Matemáticos na Visão de Computador, p. 273-92 (2005).

Melhoria da Segurança de Radiação

[0031] Outra série importante de considerações com o dispositivo manual 100 refere-se à segurança da radiação. De acordo com as modalidades do presente modelo, um operador e outros nas proximidades imediatas podem se proteger usando um ou mais dos seguintes elementos de intertravamento:

1. O sinal de retrodifusão detectado é constantantemente monitorado pelo processador 130 e se ele estiver abaixo de um limite predefinido, isso significa que a face frontal 126 do dispositivo não está em grande proximidade de uma parede ou de outro objeto 121, o que é uma circunstância indesejada;
2. Um sensor (mecânico, capacitivo etc.) 128 pode desabilitar os raios X se a face frontal do dispositivo não estiver adjacente a uma superfície sólida;
3. Um sensor (óptico, acústico etc.) pode medir a distância do dispositivo a partir do objeto mais próximo e desativar os raios X caso nenhum objeto seja detectado dentro de uma determinada distância; e
4. Um sensor de moção, tal como o acelerômetro 145, pode desativar os raios X se o dispositivo estiver estacionário e não em moção.

[0032] Em adição aos intertravamentos, outra modalidade do modelo emprega escudos difusores e desdobráveis 129, os quais reduzem a dose de radiação para o operador. O escudo 129 pode ser rígido ou flexível para permitir o uso do sistema em cantos apertados. Os escudos rígidos podem ser feitos de chumbo fino, tungsténio ou aço (por exemplo). Os materiais flexíveis de proteção incluem o uso de plástico flexível impregnado com pó de chumbo ou tungsténio.

Colimacão do Detector

[0033] Com referência agora à Figura 2, vários dos raios retrodifundidos X 124 que são detectados nos detectores de retrodifusão 122 do dispositivo são dispersados a partir do primeiro objeto 120 iluminado pelo feixe, o qual em vários casos será a barreira obscura, tal como uma parede ou porta de um compartimento. Isso possui o efeito de reduzir a habilidade de visualizar objetos 118 atrás da barreira, visto que esses raios X de "campo próximo" tendem a obscurecer a imagem e reduzir o contraste dos objetos mais profundos. Visto que o difusor de campo próximo se origina a partir de um ponto perto do dispositivo, é vantajoso que os detectores de retrodifusão sejam fisicamente colimados, de tal modo que a radiação do campo próximo 202 seja impedida de entrar nos detectores e apenas o difusor do campo longe 204 sendo detectado, conforme mostrado na Figura 2. Isso resulta em uma Proporção melhorada de Sinal e Ruído (SNR) para geração de imagem dos objetos mais profundos. A colimação pode ser efetuada usando-se um ou mais cata-ventos finos 200 de raio X que absorvem o material colocado na frente dos detectores de retrodifusão (por exemplo, chumbo, tungstênio, latão ou aço) posicionados e angulados de modo que a radiação do campo próximo não seja capaz de passar entre os cata-ventos e por dentro do detector.

[0034] Em adição ao uso de técnicas de colimação padrão, a técnica chamada "Colimação Ativa" pode ser usada no dispositivo manual para simultaneamente detectar os raios X dispersados tanto do campo próximo quanto do campo distante. Essa técnica é descrita no Pedido de Patente US Número de Série #No. 13/163,854, depositado em 20 de Junho de 2011, o qual é incorporado aqui por referência.

Geração de Imagem por Transmissão

[0035] Além disso, para efetuar a geração de imagem do retrodifusor de raio X, um dispositivo de geração de imagem com retrodifusor manual 100 também pode ser usado para criar imagens de transmissão. Isso exige que um detector de transmissão seja colocado atrás do objeto que está sendo mostrado em imagem. Visto que o dispositivo usa um feixe tipo lápis de varredura 106 de raios X (mostrado na Figura 1) ao invés de um cone ou feixe tipo ventoinha, o detector não precisa ser detector pixelado de alto custo, ele pode ser um detector com um único canal que cubra área suficiente para interceptar todos os raios X transmitidos através do objeto. Esse detector pode ser similar ao adetector de retrodifusão, porém, ele inclui um cintilador que é aprimorado para detectar raios X no feixe primário ao invés de raios dispersados X. Essa configuração permite um modelo de detector bem compacto e leve, o que melhora a portabilidade do dispositivo. Por exemplo, o dispositivo pode ser então usado por um esquadrão de bomba para escanear objetos suspeitos (tal como um pacote abandonado) tanto na modalidade de retrodifusão quanto na modalidade de transmissão, o que melhora consideravelmente a habilidade de detectar dispositivos explosivos.

[0036] Uma modalidade para usar o dispositivo no modo de transmissão com um detector de transmissão bidimensional e com um único canal 300 fixado ao dispositivo é mostrado na Figura 3. Neste caso, o detector de transmissão 300 é fixado ao dispositivo manual 100 e intercepta o feixe transmitido quando ele é varrido no plano horizontal no lado distante do objeto que está sendo inspecionado. O detector de transmissão 300 pode ser removível para que o dispositivo possa ser usado com ou sem a geração de imagem por transmissão. Esta modalidade do modelo pode ser usada de maneira vantajosa, por exemplo, para gerar imagem de um comprimento contínuo do tubo. Com o detector de transmissão fixado, o dispositivo está em condição adequada para inspecionar itens tais como tubos ou feixes de madeira quanto a falhas ou defeitos devido à fatiga, onde tanto a imagem de retrodifusão quanto a imagem de transmissão são criadas simultaneamente.

[0037] Uma modalidade final para permitir que o dispositivo efetue a geração de imagem por transmissão deve ter um mecanismo removível ou alternável de formação de feixe 108 (mostrado na Figura 1) que permite o dispositivo mudar da produção de um feixe tipo lápis de varredura para a produção de um feixe tipo ventoinha. No seu modo de feixe tipo ventoinha, o dispositivo de geração de imagem 100 pode ser combinado com um detector de transmissão removível com conjunto segmentado e de alta resolução 400, o qual contém vários pequenos elementos do detector 402 conforme mostrado na Figura 4. A modalidade do modelo ilustrada na Figura 4 é particularmente vantajosa em geração de imagem de alta resolução com longas estruturas tais como tubos ou feixes de madeira.

Configurações de Detector Retrodifusor

[0038] Numerosas modalidades do modelo utilizam diferentes configurações para os detectores de retrodifusão para melhorar o desempenho ou para prover informações adicionais. Algumas são listadas abaixo a título de exemplo:

1) Detectores com desdobramentos para prover um detector com área maior. Isso permite um dispositivo bem compacto em termos de acondicionamento e mobilidade, porém, permite que o desempenho maior de geração de imagem seja obtido. Isso é particularmente útil quando a distância de elevação deve ser maior devido a restrições de espaço ou porque uma área deve ser varrida e é rápido fazer a varredura a partir de uma distância maior. Esses detectores com desdobramentos proveem de maneira vantajosa uma proteção adicional de difusão para o operador e opcionalmente também contêm adicional material para melhorar a capabilidade de proteção dos mesmos, tal como plástico impregnado de chumbo ou tungstênio.
2) O detector com tamanho ou colocação assimétrica para prover informações sobre a profundidade do objeto que está sendo mostrado em imagem e, portanto, para prover algumas informações em 3D, conforme descrito na Patente dos U.S. #No. 6,282,260, a qual é incorporada aqui por referência.
3) Módulos adicionais de detector portátil podem ser posicionados perto do objeto 121 que está sendo varrido. Esses módulos podem ser autocontidos em termos de potência e os mesmos enviam seus sinais de saída para o sistema de aquisição de dados de forma sem fio (inclusive opticamente), ou eles podem ter cabos, os quais podem ser introduzidos no dispositivo manual ou na estação de ancoragem.

Resolução de Geração de Imagem Variável

[0039] Dependendo dos objetos sendo varridos, os tempos requeridos de varredura ou a distância de elevação do dispositivo a partir do objeto sendo mostrado em imagem, pode ser vantajosa a possibilidade de mudar de forma dinâmica a resolução de geração de imagem do sistema. Na maioria das vezes isso é obtido variando-se a largura do colimador que define a dimensão do feixe ao longo da direção de varredura (esta é a dimensão do feixe perpendicular à direção de varredura e paralela à direção de varredura do dispositivo sobre o objeto). Se o dispositivo estiver muito perto do objeto que está sendo varrido, a redução dos dois na largura do colimador irá aumentar a resolução quase em um fator de dois na direção de varredura. Isso também terá o benefício adicional de reduzir a dose por unidade de tempo para o ambiente.

[0040] Por exemplo, para uma varredura inicial em alta velocidade de um objeto, a largura do colimador pode ser aumentada, o que resulta em um fluxo de feixe mais alto (ou seja, varredura mais rápida), porém, com resolução mais baixa. Se algo suspeito for detectado na primeira imagem de baixa resolução, uma varredura secundária com resolução mais alta pode ser efetuada com uma largura de colimador reduzida. A largura do colimador pode ser ajustada manualmente com uma alavanca mecânica ou, de maneira alternativa, a largura do colimador pode ser ajustada eletricamente usando-se ativadores eletromecânicos ou motores escalonadores.

Suprimento de Energia Remoto ou Estacão de Ancoragem

[0041] Uma das limitações de um dispositivo manual operado fora de uma bateria é frequentemente a extensão de tempo na qual o dispositivo pode ser usado antes de precisar que a bateria seja recarregada. Como o tubo de raio X descrito no modelo usa apenas cerca de 10 Watts de corrente de elétron no anodo, o consumo total de energia do dispositivo pode ser bem baixo e os tempos operacionais que usam uma bateria com íons de lítio podem ser bem substanciais.

[0042] No entanto, para aplicações que exigem várias varreduras ou varreduras sobre grandes áreas, pode ser vantajoso o uso de um suprimento de energia maior que não esteja montado no dispositivo manual. A bateria ou outro tipo de suprimento (por exemplo, uma célula combustível) pode ser montado no cinto do operador, em uma mochila usada pelo operador ou em um módulo separado colocado no chão, por exemplo, ou em um carrinho com roda.

[0043] De acordo com outra modalidade do modelo, uma estação de ancoragem portátil ou não portátil é provida, no qual o dispositivo manual é colocado. A estação de ancoragem pode prover uma ou mais das quatro funções principais:

1) Suportar o dispositivo e movê-lo em uma velocidade controlada para efetuar retrodifusão e/ou geração de imagem por transmissão em alta resolução;
2) Provê energia adicional para estender os tempos operacionais;
3) Recarregar a bateria do dispositivo; ou
4) Provê conexões elétricas para baixar imagens e/ou informações diagnósticas.

Outras Modalidades Alternativas

[0044] Em determinadas modalidades do modelo, ilustradas nas Figuras 5A a 5C, o dispositivo alojamento 142 inclui uma modalidade por meio da qual o dispositivo alojamento possui tanto um cabo superior 141 quanto um cabo inferior 140, onde o alojamento e os cabos são designados na Figura 1. Isso permite que o dispositivo seja segurado pelo cabo inferior em regiões de varredura que são altas em relação ao chão, e pelo cabo superior para regiões de varredura perto do chão. Isso também é concebido para que o sistema possa fazer a varredura em uma única moção contínua na altura em que o operador consegue alcance de modo confortável (conforme mostrado na Figura 5 A) por todo o caminho até o chão (conforme mostrado na Figura 5C), usando as seguintes sequências:

1) Uma mão apenas sobre o cabo inferior (topo da varredura), como na Figura 5 A;
2) Ambas as mãos sobre ambos os cabos simultaneamente (meio da varredura), como na Figura 5B;
3) Uma mão apenas sobre o cabo superior (fundo da varredura), como na Figura 5C.

[0045] O modo anterior de operação pode minimizar de maneira vantajosa a fatiga do operador dividindo a carga entre os dois braços do mesmo, bem como maximizando a área de varredura por varredura vertical do dispositivo.

[0046] Quando os exemplos apresentados aqui envolverem combinações específicas dos atos do método ou elementos do sistema, deve ser compreendido que esses atos e elementos podem ser combinados de outras maneiras para atingir o mesmo objetivo de geração de imagem em raio X. De maneira adicional, as características do dispositivo unitário podem atender às exigências de elementos de uma reivindicação separadamente mencionados. As modalidades do modelo descritas aqui são meramente exemplares, logo variações e modificações se tornarão aparentes para aqueles versados na técnica. Todas essas variações e modificações devem ser incluídas no escopo do presente modelo, como definido em qualquer uma das reivindicações em anexo.

Claims

Aparelho de imagem manual (100) compreendendo:
- a. um alojamento (142);
- b. uma fonte (102) de radiação penetrante contida inteiramente dentro do alojamento (142) para gerar radiação penetrante;
- c. um modulador espacial (108) para formar a radiação penetrante dentro de um feixe (106) para irradiar o objeto e varrer o feixe;
- d. um detector (122) para gerar um sinal de difusão com base na radiação penetrante dispersada pelos conteúdos do objeto inspecionado;
- e. um processador (130) para receber o sinal de difusão e para gerar uma imagem dos conteúdos do objeto inspecionado pelo menos com base no sinal de difusão; e caracterizado pelo fato de que compreende ainda:
- f. um cabo superior (141) acoplado ao alojamento (142).
Aparelho de imagem (100), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ainda compreende um sensor (145) para detectar a moção relativa a uma posição anterior do aparelho (100) em relação ao objeto inspecionado.
Aparelho de imagem (100), de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o alojamento (142) está adaptado para a retenção de um operador em uma só mão.
Aparelho de imagem (100), de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o sensor (145) é um codificador mecânico.
Aparelho de imagem (100), de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o sensor (145) é um acelerômetro.
Aparelho de imagem (100), de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o sensor (145) é um sensor óptico.
Aparelho de imagem (100), de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o processador (130) está adaptado para modular a intensidade da radiação penetrante com base na moção detectada do aparelho (100).
Aparelho de imagem (100), de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que ainda compreende um mitigador de fricção (123) adaptado para prover contato entre o aparelho (100) e o objeto inspecionado.
Aparelho de imagem (100), de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o mitigador de fricção (123) é selecionado a partir de um grupo que inclui rodas, rodas cilíndricas e rampas de baixa fricção.
Aparelho de imagem (100), de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que compreende dois cabos (140, 141) acoplados ao alojamento (142).
Aparelho de imagem (100), de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que ainda compreende um intertravamento para desativar a fonte (102) de radiação penetrante caso nenhum objeto seja detectado dentro de uma proximidade especificada do aparelho (100).
Aparelho de imagem (100), de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que ainda compreende pelo menos um colimador (200) para atenuar a radiação detectada de material dentro de uma proximidade especificada do aparelho (100).
Aparelho de imagem (100), de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que ainda compreende um detector de transmissão (300) acoplado ao aparelho (100).
Aparelho de imagem (100), de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que ainda compreende uma blindagem de retrodifusão (129) acoplada ao aparelho (100).
Aparelho de imagem (100), de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que a blindagem de retrodifusão (129) está adaptada para se instalar fora do alojamento (142).
Aparelho de imagem (100), de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que a blindagem de retrodifusão (142) está adaptada de modo flexível para se conformar à superfície de um objeto inspecionado.