CN104337533A - 计算机断层扫描设备及用于该设备的加热单元和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于计算机断层扫描设备的加热单元和方法及该计算机断层扫描设备。该加热单元包括加热装置、感应装置和控制装置。加热装置与设置于所述数据采集系统上的气流流通装置相连，用来加热要进入所述数据采集系统中的气流。感应装置设置于所述数据采集系统的气流入口区域，用来感应通过所述加热装置加热后的进入所述数据采集系统中相应入口区域的气流的温度。控制装置与所述加热装置和所述感应装置相连，且可通过对来自所述感应装置的温度信息的分析处理来控制所述加热装置。

Description

计算机断层扫描设备及用于该设备的加热单元和方法

技术领域

本发明涉及一种用于计算机断层扫描设备的加热单元和方法及该计算机断层扫描设备，尤其涉及一种可用来对计算机断层扫描设备中的数据采集系统(Data Acquisition System，DAS)进行加热的加热单元和方法及该计算机断层扫描设备。

背景技术

计算机断层扫描，又称为电脑断层扫描，是一种影像诊断学检查。该扫描技术已经被广泛的用来对人体进行检查，形成影像资料，便于医生进行诊断。

计算机断层扫描设备包括多个子系统，各个子系统设置有不同的部件共同配合来完成对人体的扫描成像。数据采集系统就是计算机断层扫描设备中非常关键的系统。通常，数据采集系统设置于计算机断层扫描设备的机架(Gantry)中，其利用探测器探测到穿过人体的X线衰减信号并把其转变成图像重建所需要的数字信号。

由于数据采集系统是决定计算机断层扫描设备的能力的关键技术因素，其对运行操作环境，尤其温度具有一定的要求，比如数据采集系统的运行温度通常需要在30正负6度的范围内，甚至在30正负2度的范围内。这样，当数据采集系统入口处的空气温度低于要求温度时，就需要对空气进行加热后再把其输入到数据采集系统中以满足数据采集系统对温度的要求。

目前，已经有多种尝试来对进入数据采集系统中的空气进行加热，比如，在计算机断层扫描设备的支架中设置有加热装置。然而，由于其他子系统要求的温度环境可能不同，那么，在整个机架中设置加热装置就可能对其他部件产生不利的影响。另外，对于数据采集系统而言，由于加热装置和数据采集系统分开设置，加热效果和加热效果的均衡性不能很好的控制，这也不利用达到数据采集系统的对温度的要求。

所以，需要提供一种新的可用来对计算机断层扫描设备中的数据采集系统进行加热的加热装置和方法及设置有该加热装置的计算机断层扫描设备。

发明内容

本发明的一个实施例提供了一种用于计算机断层扫描设备的数据采集系统的加热单元。该加热单元包括加热装置、感应装置和控制装置。加热装置与设置于所述数据采集系统上的气流流通装置相连，用来加热要进入所述数据采集系统中的气流。感应装置设置于所述数据采集系统的气流入口区域，用来感应通过所述加热装置加热后的进入所述数据采集系统中相应入口区域的气流的温度。控制装置与所述加热装置和所述感应装置相连，且可通过对来自所述感应装置的温度信息的分析处理来控制所述加热装置。

本发明另一个实施例提供了一种用于计算机断层扫描设备的数据采集系统的加热方法。该方法包括通过与设置于所述数据采集系统上的气流流通装置相连的加热装置来加热要进入所述数据采集系统中的气流；通过设置于所述数据采集系统的气流入口区域的感应装置来感应通过所述加热装置加热后的进入所述数据采集系统中相应入口区域的气流的温度；把来自所述感应装置的温度信息输送给控制装置进行分析处理；及基于对温度信息的分析处理，通过控制装置来控制所述加热装置。

本发明的再一个实施例提供了一种计算机断层扫描设备。该计算机断层扫描设备包括设置有风扇的数据采集系统、加热装置、感应装置和控制装置。加热装置与设置于所述数据采集系统上的风扇相连，用来加热要进入所述数据采集系统中的气流。感应装置设置于所述数据采集系统的气流入口区域，用来感应通过所述加热装置加热后的进入所述数据采集系统中相应入口区域的气流的温度。控制装置与所述加热装置和所述感应装置相连，且可通过对来自所述感应装置的温度信息的分析处理来控制所述加热装置。

附图说明

通过结合附图对于本发明的实施例进行描述，可以更好地理解本发明，在附图中：

图1为本发明计算机断层扫描设备的一个实施例的示意图；

图2为本发明的设置有加热装置的计算机断层扫描设备的数据采集系统的一个实施例的结构示意图；

图3为本发明的设置于数据采集系统上的加热装置的一个实施例的控制示意图；

图4为本发明的设置于数据采集系统上的加热装置的闭环控制示意图；

图5为本发明的对数据采集系统的温度控制的一个实施例的数据示意图；及

图6为本发明的设置于数据采集系统上的加热装置的另一个实施例的控制示意图。

具体实施方式

以下将描述本发明的具体实施方式，需要指出的是，在这些实施方式的具体描述过程中，为了进行简明扼要的描述，本说明书不可能对实际的实施方式的所有特征均作详尽的描述。应当可以理解的是，在任意一种实施方式的实际实施过程中，正如在任意一个工程项目或者设计项目的过程中，为了实现开发者的具体目标，为了满足系统相关的或者商业相关的限制，常常会做出各种各样的具体决策，而这也会从一种实施方式到另一种实施方式之间发生改变。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本发明公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本公开揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本公开的内容不充分。

除非另作定义，权利要求书和说明书中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“一个”或者“一”等类似词语并不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同元件，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，也不限于是直接的还是间接的连接。

图1所示为设置有本发明的计算机断层扫描设备100的一个实施例的示意图。计算机断层扫描设备100已经广泛的被用来对人体进行检测成像，以便于医生进行诊断。如图1所示，计算机断层扫描设备100包括有检测床101、机架102和工作站103。检测床101用来运载待检测的对象，比如人。机架102定义有检测腔104且设置有多个子系统来完成对待检测对象的数据采集。通常，机架102包括旋转部分105和非旋转部分106，二者配合来完成扫描工作。工作站103对来自机架102的数据进行处理并成像。

在计算机断层扫描设备运行中，待检测对象躺在检测床101上，并被输送进机架102中的检测腔104中进行扫描并通过数据采集系统107(如图2所示)来收集数据信息。随后，来自数据采集系统10的数据信息被输送给工作站103进行处理成像。

通常，数据采集系统107设置于计算机断层扫描设备的机架102中，其是计算机断层扫描设备100中的重要部件。图2所示为本发明的设置有加热单元10的计算机断层扫描设备100的数据采集系统107的一个实施例的结构示意图。图2所示的实施例仅是示意性的，并不对数据采集系统107的具体结构形成限制。

如图2所示，数据采集系统107包括有主体部108及设置在主体部108上的气体流通装置109。在本实施例中，气体流通装置109包括风扇。在一定的应用中，气体流通装置109也可为其他可促使气流进入数据采集系统107中进行流通的装置。在一个非限定示例中，气流包括空气。数据采集系统107的主体部108设置有通道110。风扇109安装于主体部108上且与通道110的进风口区域112相通。

在操作中，如箭头(未标注)所示，空气通过风扇109进入通道110中对数据采集系统107进行加热后从通道110的出口111流出。这样，通过加热的空气流通数据采集系统107就可实现对该数据采集系统的加热。

在图2所示的实施例中，加热单元10设置有加热装置11，其与风扇109相连接设置，在本实施中其设置于风扇109上，从而空气通过加热装置11进行加热后进入风扇109，来进一步进入数据采集系统107中以通过加热后的空气对数据采集系统107进行加热。在其他示例中，加热装置11可设置于数据采集系统107上，风扇109设置于加热装置11上，从而空气先通过风扇109进入加热装置11进行加热后再进入数据采集系统107中。在非限定示例中，加热装置11可为电阻丝及/或正温度系数(PositiveTemperature Coefficient，PTC)加热装置。

尽管在本实施例中仅图示了一个风扇109，在其他示例中，数据采集系统107可包括一个以上，比如三个或六个风扇来促进空气在数据采集系统107中的流通。这样，也可设置一个或多个加热装置11来与一个或一个以上的风扇相连接。

图3为本发明的设置于数据采集系统107上的加热装置的一个实施例的控制示意图。在图3所示的实施例仅是示意性的。尽管分别设置了三个风扇109和三个加热装置11，如上所述，也可设置一个或多个风扇及一个或多个加热装置，并通过控制系统来控制。

如图3所示，加热单元10进一步包括感应装置12、继电装置13和控制装置14。感应装置12可用来感测被加热的空气的温度。在本实施例中，该感应装置12设置于靠近相应的风扇109的出风口处。在非限定示例中，感应装置12设置于数据采集系统107的主体部108内，且位于数据采集系统107中的通道110的相应的进风口区域112。在本发明实施例中，感应装置12与控制装置14相连，从而把感测到的来自不同位置的风扇的加热后的空气温度信息传输给控制装置14来分析。

继电装置13与相应的加热装置11相连用来控制加热装置11进行加热。进一步的，继电装置13也可与控制装置14相连，从而控制装置14可根据对来自感应装置12的温度信息进行分析的结果来对继电装置13进行控制。这样，控制装置14就可对加热装置11进行控制，比如控制加热装置11的加热功率，来达到相应的加热要求。在一些示例中，控制装置14也可与相应的风扇109相连，来控制风扇109的运行。

在一些实施例中，控制装置14包括脉宽调制(Pulse Width Modulation，PWM)单元15，其可对来自每个感应装置12的温度信息进行调制，使其处于限定的范围内。比如，在本实施例中，来自三个不同的感应装置12的温度信息输送给控制装置14后，控制装置14通过脉宽调制单元15分别对来自不同位置的感应装置12的温度信息进行处理产生了三个温度脉冲信息。

进一步的，脉宽调制单元15根据需要对三个温度脉冲信息进行调节使三个随时间的温度脉冲分布一致或接近以达到统一的要求的温度分布。控制装置14可根据调节后的温度分布来控制继电装置13，从而来控制加热装置11的功率来对空气进行加热，从而使进入数据采集系统107的空气达到期望的温度。

在其他实施例中，当仅设置一个加热装置或一个感应装置时，控制装置14就仅获取来自一个感应装置的温度脉冲分布，此时控制装置14也可通过脉宽调制单元15调节该温度脉冲分布的幅值，使其处于期望的温度分布中，并进一步控制加热装置11从而使数据采集系统17的温度达到期望值。

在非限定示例中，控制装置14也可不设置脉宽调制，其可直接通过关闭和打开加热装置的电源来控制加热装置的功率，比如当加热装置为电阻丝时，这样也可完成对加热空气的温度控制。图4所示为本发明的通过关闭和打开控制来对数据采集系统的温度控制的一个实施例的数据示意图。如图4所示，可通过闭合和断开电流来控制加热装置11的功率，从而使处于不同位置的加热装置11所加热后的空气的随时间的温度分布16在数据采集系统107中的温度分布处于上限17和下限18之间，并尽可能是温度分布靠近期望值19，在本示例中，其呈线性分布。在图4所示的示例中，本发明实施例中的加热装置可控制温度分布16的上下波动在一度之间，即温度分布处于上限17和下限18相差一度，这表明温度控制达到了很好的效果。

在其他示例中，如图3所示，控制装置14还包括有控制比例-积分-微分控制器20(Proportional-Integral-Derivative，PID)，从而通过PID控制器20来控制加热装置11，使进入数据采集系统107中的加热空气的温度分布趋于线性，比如控制装置14利用PID控制器20来实现温度的闭环控制以确保进入数据采集系统107中的加热空气的温度分布的稳定，这也可避免温度的不正常波动对加热过程产生不利影响。

图5为本发明的设置于数据采集系统上的加热单元10的闭环控制示意图。如图5所示，感应装置12把感应到的相应位置的被加热的输入空气的温度输送给控制装置14，控制装置14会把该信息与预先设定的期望的温度信息21进行比较，从而调整加热装置11的功率来控制被加热空气的温度。通过感应装置12的对温度的感应及控制装置14进行的比较来控制加热装置这样一个闭环控制回路，就可使进入到数据采集系统107中的空气的温度处于期望的范围。在非限定示例中，控制装置14也可不设置PID控制。

图6所示为本发明的设置于数据采集系统107上的加热单元10的另一个实施例的控制示意图。该实施例与图5中的实施例相似。二者不同之处在于在图6的实施例中，对应每个加热装置11设置有相应的独立的继电装置来控制，而在图5中，仅设置有一个继电装置13来控制多个加热装置11。

在本发明实施例中，通过在数据采集系统上设置有加热单元10来控制进入到数据采集系统中的加热空气的温度。该加热单元10利用包括有设置于数据采集系统上的加热装置11、设置在数据采集系统进风口处的感应装置12及控制装置14，这样，就可以很好的确保温度的分布稳定均匀，在计算机断层扫描设备运行过程中，数据采集系统的温度就可处于期望的范围内。相较于传统的加热系统，本发明实施例的加热单元加热过程中可使温度的分布相对于期望值上下波动在一度范围内，这极大的提高了温度的控制能力，从而也提高了数据采集系统的运行稳定性。此外，本发明实施例中的加热单元结构简单，且相应的元件成本低，这就可以比较好的对现有的对数据采集系统加热的系统进行改进。

虽然结合特定的实施例对本发明进行了说明，但本领域的技术人员可以理解，对本发明可以作出许多修改和变型。因此，要认识到，权利要求书的意图在于覆盖在本发明真正构思和范围内的所有这些修改和变型。

Claims (15)

1.一种用于计算机断层扫描设备的数据采集系统的加热单元，包括：

加热装置，其与设置于所述数据采集系统上的气流流通装置相连，用来加热要进入所述数据采集系统中的气流；

感应装置，其设置于所述数据采集系统的气流入口区域，用来感应通过所述加热装置加热后的进入所述数据采集系统中相应入口区域的气流的温度；及

控制装置，其与所述加热装置和所述感应装置相连，且可通过对来自所述感应装置的温度信息的分析处理来控制所述加热装置。

2.如权利要求1所述的加热单元，其中所述气流为空气，所述气流流通装置为风扇。

3.如权利要求1所述的加热单元，其中所述加热装置设置于所述气流流通装置上，气流被加热后通过所述气流流通装置进入所述数据采集系统。

4.如权利要求1所述的加热单元，其中所述控制装置包括脉宽调制单元，所述控制装置可通过脉宽调制单元的调制从而调节热装置的功率。

5.如权利要求4所述的加热单元，其中所述加热单元设置有三个加热装置和三个感应装置，该三个感应装置分别感应通过相应的三个加热装置加热后的气流的温度并把温度信息输送给所述控制装置，该控制装置通过脉宽调制单元可调节来自三个感应装置的温度信息从而使其一致。

6.如权利要求4所述的加热单元，其中所述控制装置进一步包括有PID控制器。

7.如权利要求1所述的加热单元，其中所述加热装置包括加热丝或正温度系数加热装置。

8.如权利要求1所述的加热单元，其进一步包括继电装置，该继电装置与所述控制装置和所述加热装置相连，所述控制装置可通过控制所述继电装置来控制所述加热装置的功率。

9.一种用于计算机断层扫描设备的数据采集系统的加热方法，包括：

通过与设置于所述数据采集系统上的气流流通装置相连的加热装置来加热要进入所述数据采集系统中的气流；

通过设置于所述数据采集系统的气流入口区域的感应装置来感应通过所述加热装置加热后的进入所述数据采集系统中相应入口区域的气流的温度；

把来自所述感应装置的温度信息输送给控制装置进行分析处理；及

基于对温度信息的分析处理，通过控制装置来控制所述加热装置。

10.如权利要求9所述的加热方法，其中所述气流为空气，所述气流流通装置为风扇。

11.如权利要求9所述的加热方法，其中所述气流是被加热装置加热后进入所述气流流通装置中，而后进入所述数据采集系统。

12.如权利要求9所述的加热方法，其中对来自所述感应装置的温度信息的分析处理包括利用脉宽调制单元进行分析处理。

13.一种计算机断层扫描设备，包括：

数据采集系统，其上设置有风扇；

加热装置，其与设置于所述数据采集系统上的风扇相连，用来加热要进入所述数据采集系统中的气流；

感应装置，其设置于所述数据采集系统的气流入口区域，用来感应通过所述加热装置加热后的进入所述数据采集系统中相应入口区域的气流的温度；及

控制装置，其与所述加热装置和所述感应装置相连，且可通过对来自所述感应装置的温度信息的分析处理来控制所述加热装置。

14.如权利要求13所述的计算机断层扫描设备，其中所述控制装置包括脉宽调制单元，所述控制装置可通过脉宽调制单元的调制从而调节热装置的功率。

15.如权利要求13所述的计算机断层扫描设备，其进一步包括继电装置，该继电装置与所述控制装置和所述加热装置相连，所述控制装置可通过控制所述继电装置来控制所述加热装置的功率。