CN108257837A - 组合机头及射线影像设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种组合机头及射线影像设备，其中所述组合机头包括：壳体，具有密封腔体；射线球管，设置于所述密封腔体中；泵体及管体，设置于所述密封腔体中；所述泵体设置于远离所述射线球管阳极的一侧，所述管体的一端与所述泵体的出口连接，另一端延伸至所述射线球管的阳极附近；或者，所述泵体设置于所述射线球管阳极附近，所述管体的一端与所述泵体的入口连接，另一端延伸至远离所述射线球管阳极的一侧。本发明中当泵体工作时，可以使得远离阳极的位置处绝缘介质被抽取到阳极附近，并驱动密封腔体内部的绝缘介质形成循环，从而逐渐减小阳极位置与其他位置的温度差，进而使得密封腔体内绝缘介质的温度梯度分布更加均匀。

Description

组合机头及射线影像设备

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，具体涉及组合机头及射线影像设备。

背景技术

组合机头，包括射线球管，用于产生射线，例如X射线组合机头中的X射线球管用于产生X射线。组合机头通常与CCD等图像传感器、处理器以及支架组装成完整的射线机产品，例如C型臂X光机，广泛应用于医疗手术中的透视造影。现有技术中采用固定阳极X射线球管的X射线组合机头的结构如图1所示，外壳104内设置有X射线球管101及为X射线球管101提供高电压的高压发生器102，外壳104内填充有绝缘油103。其中X射线球管101其包括真空外壳106、配置与真空外壳106内的阴极灯丝107、集束电极108及阳极靶110、散热片111。在工作时，X射线球管的阴极灯丝107连接灯丝变压器的高电压，受热产生的电子撞击到阳极靶109，从而产生X射线。X射线球管在产生X射线时，只有约1％的能量转化为X射线，而超过99％的能量会转化成热能聚集在阳极耙面上，而阳极耙面对热能的承受能力是有限的，如果热能不能及时被传导出去，当热能累积量超过X射线球管阳极的承受能力时，阳极耙面就会被损毁，从而导制X射线机损坏。

为此，图1所示固定阳极X射线球管在固定的阳极靶110的端部设置设置散热片111，并且散热片111延伸至真空外壳106的外部，以便将阳极靶110的热量及时传导至真空外壳外部，散发至绝缘油中。为提高散热效率，往往增大散热片111浸润在绝缘中的表面积。由于X射线组合机头内绝缘油的比热容较大，往往通过绝缘油吸热即可使得X射线组合机头内的温度保持在正常工作范围内。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种组合机头及射线影像设备。

本发明第一方面提供了一种组合机头，包括：壳体，具有密封腔体；射线球管，设置于所述密封腔体中；泵体及管体，设置于所述密封腔体中；所述泵体设置于远离所述射线球管阳极的一侧，所述管体的一端与所述泵体的出口连接，另一端延伸至所述射线球管的阳极附近；或者，所述泵体设置于所述射线球管阳极附近，所述管体的一端与所述泵体的入口连接，另一端延伸至远离所述射线球管阳极的一侧。

可选地，所述壳体包括盖板和壳主体；所述组合机头还包括：第一绝缘隔板，设置于所述密封腔体内，将所述密封腔体分隔为连通的第一腔体和第二腔体；所述盖板位于所述第一腔体的侧壁上；所述射线球管设置于所述第一腔体，所述泵体设置于所述第二腔体中远离所述射线球管阳极的一侧。

可选地，所述盖板上设置有第一开口，所述第一开口上密封设置透明盖体，所述射线球管的射线出射面与所述透明盖体的位置对应。

可选地，所述组合机头还包括：第二绝缘隔板，设置于所述第二腔体内，并与所述第一绝缘隔板相交设置，将所述第二腔体分隔为第一子腔体和第二子腔体；所述泵体设置于所述第一子腔体；所述第一子腔体还用于设置：所述组合机头的高频变压器，其高压侧的两端分别与所述射线球管的阳极、阴极连接；所述组合机头的灯丝变压器，所述灯丝变压器高压侧的两端分别与所述射线球管阴极灯丝的两端连接；所述第二子腔体用于设置所述组合机头的电路板。

可选地，所述高频变压器包括：第一磁芯，为柱型；第一骨架，为筒型，套设在所述第一磁芯的外部；第一线圈，绕设在所述第一骨架的外壁面；第二骨架，为筒型，套设在所述第一线圈的外部；第二线圈，绕设在所述第二骨架的外壁面；第二磁芯，为柱型，其两端分别与所述第一磁芯的两端相接以形成闭合磁环。

可选地，所述第一线圈为低压线圈，所述第二线圈为高压线圈，并且所述第二线圈的中部接地。

可选地，所述壳体上设置有第二开口；所述组合机头还包括：囊体，设置于所述密封腔体内，所述囊体的开口与所述第二开口密封连接。

可选地，所述射线球管的阳极靶固定设置；所述射线球管还包括：散热片，与所述阳极靶的端部连接，并穿过所述射线球管伸入所述密封腔体内。

本发明第二方面提供了一种射线影像设备，包括权利要求1至8任一项所述的组合机头。

可选地，所述射线影像设备为C型臂X光机。

本发明实施例所提供的组合机头及射线影像设备，在密封腔体中设置射线球管、泵体及管体，泵体设置于远离射线球管阳极的一侧，管体的一端与泵体的出口连接，另一端延伸至射线球管的阳极附近；或者，泵体设置于射线球管阳极附近，管体的一端与泵体的入口连接，另一端延伸至远离射线球管阳极的一侧。远离射线球管阳极的位置处绝缘介质的温度与阳极附近绝缘介质的温度差较大，当泵体工作时，管体的另一端和泵体的另一口浸润在绝缘介质中，可以使得远离阳极的位置处绝缘介质被抽取到阳极附近，并驱动密封腔体内部的绝缘介质形成循环，从而逐渐减小阳极位置与其他位置的温度差，进而使得密封腔体内绝缘介质的温度梯度分布更加均匀。

附图说明

通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：

图1示出了现有组合机头的散热示意图；

图2示出了根据本发明实施例的组合机头的立体结构示意图；

图3示出了根据本发明实施例的组合机头拆除壳主体后的前视图；

图4示出了根据本发明实施例的组合机头拆除壳主体后的后视图；

图5示出了图3所示组合机头中第二腔体的俯视图；

图6示出了根据本发明实施例的变压器的立体结构示意图；

图7示出了图4所示变压器的爆炸图；

图8示出了图4所示变压器中磁环的立体结构示意图；

图9示出了图4所示变压器中第二骨架的立体结构示意图；

图10示出了根据本发明实施例的变压器的原理图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

通过大量的仿真模拟分析，发明人发现，现有X射线组合机头中，若X射线球管的工作时间较长，依然很容易导致X射线球管阳极附近的绝缘油温度远高于X射线组合机头内其他部位的温度，温度梯度分布不均匀，使得局部绝缘油的温度高于85℃，绝缘性大大降低，从而X射线组合机头内局部容易发生打火现象。由于X射线球管通常工作时长较短(例如20分钟)，这一问题作为一种安全隐患一直没有被研发人员注意到。基于这一发现，发明人对现有X射线组合机头进行改进的过程中得到了本申请所述的技术方案。

需要注意的是，本申请中的组合机头可以为X射线组合机头，也可以为产生其他形式射线过程中会产生大量热能的机头。

实施例一

本发明实施例提供了一种组合机头，如图2所示，该组合机头包括壳体10、射线球管20、泵体30和管体40。其中壳体10具有密封腔体，射线球管20、泵体30及管体30设置于密封腔体中。组合机头在实际使用时，密封腔体内会充满可流动的绝缘介质。

如图2所示，泵体30可以设置于远离射线球管20阳极的一侧，管体40的一端与泵体30的出口连接，另一端延伸至射线球管20的阳极附近。管体40的另一端和泵体30的入口浸润在绝缘介质中。远离射线球管20阳极的位置处绝缘介质的温度与阳极附近绝缘介质的温度差较大，当泵体30工作时，抽取泵体30位置处的绝缘介质，通过管体40流向射线球管20阳极以降低阳极球管位置的温度，并驱动密封腔体内部的绝缘介质形成循环，从而逐渐减小阳极位置与其他位置的温度差，进而使得密封腔体内绝缘介质的温度梯度分布更加均匀。

或者，泵体30设置于射线球管20阳极附近，管体40的一端与泵体30的入口连接，另一端延伸至远离射线球管20阳极的一侧。管体40的另一端和泵体30的出口浸润在绝缘介质中。远离射线球管20阳极的位置处绝缘介质的温度与阳极附近绝缘介质的温度差较大，当泵体30工作时，通过管体40将抽取远离阳极附近的绝缘介质抽取至泵体30的位置以降低阳极球管位置的温度，并驱动密封腔体内部的绝缘介质形成循环，从而逐渐减小阳极位置与其他位置的温度差，进而使得密封腔体内绝缘介质的温度梯度分布更加均匀。

需要补充说明的是，密封腔体内的绝缘介质的比热容往往较大，一般情况下能够满足射线球管的散热要求；另外，现有射线机头的体积已经较大且笨重，因此现有产品通常不会在密封腔体内部设置泵体来占用原本就有限的空间。

此外，需要强调的是，本申请实施例将泵体设置于密封腔体内部是用于实现密封腔体内部的热循环，使得密封腔体内部温度梯度分布不均匀。现有技术中将泵体设置于密封腔体外部的设计是用于将密封腔体的热量带到外部散发掉，也即用于解决密封腔体内绝缘介质的散热问题。实质上，密封腔体内的绝缘介质的比热容往往较大，绝缘介质总体在吸收大量热量后平均温度上升幅度不大，技术人员通常不会通过设置泵体来进一步解决绝缘介质的散热问题。

需要补充说明的是，密封腔体内的绝缘介质的比热容往往较大，一般情况下能够满足射线球管的散热要求；另外，现有组合机头的一般采用增大组合机头的体积来增加总热容，从而实现长时间曝光，工作温度满足法规要求(小于65℃)，因此现有产品通常不会在密封腔体内部设置泵体提高热传导效率，降低温度梯度。

此外，需要强调的是，本申请实施例将泵体设置于密封腔体内部是用于实现密封腔体内部的热循环，使得密封腔体内部温度梯度分布不均匀，提高组合机头的热容。现有技术中将泵体设置于密封腔体外部的设计是用于将密封腔体的热量带到外部散发掉，也即用于解决密封腔体内绝缘介质的散热问题。实质上，密封腔体内的绝缘介质的比热容余量比较大，总热容满足连续透视时的平均温度温升不超过法规的需求，技术人员通常不会通过设置泵体来进一步解决绝缘介质的散热问题。

实施例二

本发明实施例提供了一种组合机头，与实施例一的区别在于，如图2和图3所示，壳体10包括盖板11和壳主体12。组合机头还包括第一绝缘隔板50。第一绝缘隔板50设置在密封腔体内，将密封腔体分隔为连通的第一腔体和第二腔体，盖板11设置在第一腔体的侧壁上，射线球管20设置于第一腔体，泵体30设置于第二腔体中远离射线球管20阳极的一侧。如图2和图4所示，盖板11上设置有第一开口13，第一开口13上密封设置透明盖体，射线球管20的射线出射面与透明盖体的位置对应，也即地一开口作为射线的出射窗口。

需要补充说明的是，第一开口13可以设置在盖板11上，也可以设置在壳主体12上。

进一步地，组合机头还包括第二绝缘板70，设置于第二腔体内，并与第一绝缘隔板50相交设置(优选为垂直设置)，将第二腔体分隔为第一子腔体和第二子腔体。其中泵体30设置于第一子腔体。该第一子腔体还用于设置组合机头中必备的高频变压器80、灯丝变压器90，如图3和图5所示，其中，高频变压器80分别与射线球管20的阳极、阴极连接(通常是经过倍压整流后连接至射线球管20的阳极、阴极)，用于为射线球管的阴、阳极提供电压差，灯丝变压器90高压侧的两端分别与射线球管20的阴极灯丝的两端连接，用于为射线球管的阴极灯丝提供电能。第二子腔体用于设置组合机头的电路板100，这些电路可以为升压电路、倍压电路、倍频电路、滤波电路、整流电路等，如图4和图5所示，电路板100上往往附着有很多电容、电阻等元器件。

可选地，本实施例提供一种的高频变压器，如图6和图7所示，该高频变压器包括第一磁芯811、第二磁芯812、第一骨架82、第一线圈、第二骨架83和第二线圈。其中，第一磁芯811为柱型，第一骨架82套设在第一磁芯811的外部，第一线圈绕设在第一骨架82的外壁面，第二骨架83套设在第一线圈的外部，第二线圈绕设在第二骨架83的外壁面，第二磁芯812的两端分别与第一磁芯811的两端相接以形成闭合磁环81。其中，第一线圈为低压线圈，第二线圈为高压线圈吗，第二线圈的中部接地。

该高频变压器将第一线圈、第二线圈分别套设在第一骨架、第二骨架上，第二骨架套设在第一线圈的外部，闭合磁环中的柱体部分从第一骨架的腔体穿过，从而第一线圈和第二线圈的绕设参数均匀，同一线圈上不同匝线圈的漏磁、漏感及分布电容也相同。因此，本发明实施例所提供的高频变压器所输出的正、负高压较为平衡。

可选地，上述第一磁芯811为直柱型，形状更加规整，进一步提高线圈绕制参数的一致性。第二磁芯812可以为U型，以形成闭合磁环。需要补充说明的是，该可选实施方式中第一磁芯811和第二磁芯812并不一定是单独的部件，只是一种概念上的划分，只要是第一磁芯和第二磁芯能够形成闭合磁环，并且闭合磁环中有一部分为直柱型即可。例如，如图8所示，闭合磁环可以由两个U型磁柱A和多个直柱型磁柱B组成。本申请中的直柱型磁柱是指磁柱的上下两个端面平行，且磁柱的素线垂直这两个端面。

如图9所示，第二骨架83的周向外壁面开设有至少三个环形凹槽831，相邻两个环形凹槽之间形成环形凸起，并且相邻两个环形凹槽之间的间距相等。第二线圈依次绕设在第二绝缘骨架83上的环形凹槽内。第二线圈总体上以螺旋形绕设在第二骨架83的外壁面上。

环形凸起上开设有将相邻两个环形凹槽连通的豁口832，在沿第二线圈绕设方向上，相邻两个环形凹槽内的线圈中，位于后方的环形凹槽内的线圈的末端穿过豁口，与位于前方的环形凹槽内的线圈的起始端连接。例如，第二线圈在环形凹槽A内可以绕制多匝，然后线圈末端通过环形凸起上的豁口延伸至环形凹槽B内继续绕制多匝。由此可见，第二骨架83上环形凹槽的设计使得第二线圈在外壁面较小时也能够绕制较多匝，从而输出较高电压。第二骨架83由绝缘材料制成，相邻环形凹槽之间的绝缘凸起能够提高相邻环形凹槽内线圈之间的绝缘性。可选地，所有豁口832的连线为直线，并且该直线与第二骨架的轴线平行。

第二线圈可以为一个，并且中部接地设置。作为本实施例的一种可选实施方式，如图10所示，第二线圈为四个，分别为Q1、Q2、Q3、Q4，该四个第二线圈沿第二骨架30的轴向间隔设置在第二骨架30的外壁面。同时，变压器还包括四个倍压电路模块，分别为V1、V2、V3、V4，与第二线圈一一对应，用于按照预定倍数将输入的电压放大后输出。每个倍压电路模块的输入端与对应的第二线圈的两端连接，四个倍压电路的输出端依次串联，串联后的两端MN作为变压器的输出端，并且沿第二骨架30的轴向上设置于中部的两个第二线圈的一端接地，如图10所示。一方面，变压器所输出的高压借助于倍压电路模块提升电压，而不完全依靠线圈提升电压，可以大大减少线圈的匝数，从而减小变压器的体积。另一方面，由于中部的两个第二线圈接地设置，使得各个第二线圈的电位降低；中部接地的、两个距离较近的第二线圈电位最低，两侧相邻的第二线圈电位较为接近，因而降低了对第二骨架30上的绝缘性的要求，使得第二骨架30上用于线圈间电性隔离的环形凸起厚度较薄，减小变压器的体积。

需要补充说明的是，上述第二线圈还可以为四个以外的其他偶数个，例如2个，6个，8个……相应地，倍压电路模块也为2个，6个，8个……，二者一一对应。

作为一种变形方式，豁口也可以为设置在环形凸起上的通孔。

第一骨架82及第二线圈的绕线方式(图中未示出)可以参照第二骨架83及第二线圈的设计方式。或者第一骨架82外壁面的凹槽也可以是螺旋形状，相应线圈以螺旋形绕制在外壁面上。但是这种设计下，线圈必须依照凹槽的走向绕制线圈，凹槽内只能绕制一股线圈，凹槽的利用率较低，在第二骨架直径较小、长度较短的情况下第二线圈难以输出高电压，因此为使高频变压器小型化，不建议第二骨架83采用螺旋形凹槽。

作为本实施的一种可选实施方式，闭合磁环为矩形框结构。如图6和图7所示，该高频变压器还包括绝缘板841和842，绝缘板841和842的一端固定设置在第二骨架83的端部，另一端朝向第二骨架83的外壁面折弯并位于第二线圈与第二磁芯812之间，用于防止线圈对磁芯打火。绝缘板841和842中位于第二线圈与第二磁芯812之间的部分也可以是连接的，从而形成一个两端固定在第二骨架83端面的绝缘板。

作为本实施例的一种可选实施方式，当组合机头工作时，射线球管20所散发的热量中大部分最终被密封腔体中的绝缘介质吸收，使得绝缘介质体积膨胀，进而容易使得壳体变形。为此，本发明实施例所提供的组合机头的壳体10上设置有第二开口14，如图2和图4所示；并且组合机头还包括囊体60，设置于密封腔体内，囊体60的开口与第二开口14密封连接，如图3和图4所示。囊体60的内腔与外部空间连通，当绝缘介质体积膨胀时首先会挤压囊体60，从而能够避免壳体10受挤压而变形。

本申请实施例中的射线球管的阳极靶可以为固定阳极靶，也可以为旋转阳极靶。作为本实施的一种可选实施方式，射线球管20的阳极靶固定设置(通常被称为Monoblock或Monotank)，并且该射线球管20还包括散热片(请参见图1)，与阳极靶的端部连接，并穿过射线球管20伸入密封腔体内。散热片能够通过热传导的方式快速将阳极靶上的高热量传导至密封腔体中的绝缘介质。

实施例三

本发明实施例提供一种射线影像设备，包括实施例一或者实施例二及其任意一种可选实施方式所述的组合机头。

可选地，该射线影像设备为C型臂X光机。

虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (10)

1.一种组合机头，其特征在于，包括：

壳体，具有密封腔体；

射线球管，设置于所述密封腔体中；

泵体及管体，设置于所述密封腔体中；

所述泵体设置于远离所述射线球管阳极的一侧，所述管体的一端与所述泵体的出口连接，另一端延伸至所述射线球管的阳极附近；或者，所述泵体设置于所述射线球管阳极附近，所述管体的一端与所述泵体的入口连接，另一端延伸至远离所述射线球管阳极的一侧。

2.根据权利要求1所述的组合机头，其特征在于，所述壳体包括盖板和壳主体；所述组合机头还包括：

第一绝缘隔板，设置于所述密封腔体内，将所述密封腔体分隔为连通的第一腔体和第二腔体；所述盖板位于所述第一腔体的侧壁上；

所述射线球管设置于所述第一腔体，所述泵体设置于所述第二腔体中远离所述射线球管阳极的一侧。

3.根据权利要求2所述的组合机头，其特征在于，所述盖板上设置有第一开口，所述第一开口上密封设置透明盖体，所述射线球管的射线出射面与所述透明盖体的位置对应。

4.根据权利要求2所述的组合机头，其特征在于，还包括：

第二绝缘隔板，设置于所述第二腔体内，并与所述第一绝缘隔板相交设置，将所述第二腔体分隔为第一子腔体和第二子腔体；所述泵体设置于所述第一子腔体；所述第一子腔体还用于设置：

所述组合机头的高频变压器，其高压侧的两端分别与所述射线球管的阳极、阴极连接；

所述组合机头的灯丝变压器，所述灯丝变压器高压侧的两端分别与所述射线球管阴极灯丝的两端连接；

所述第二子腔体用于设置所述组合机头的电路板。

5.根据权利要求4所述的组合机头，其特征在于，所述高频变压器包括：

第一磁芯，为柱型；

第一骨架，为筒型，套设在所述第一磁芯的外部；

第一线圈，绕设在所述第一骨架的外壁面；

第二骨架，为筒型，套设在所述第一线圈的外部；

第二线圈，绕设在所述第二骨架的外壁面；

第二磁芯，为柱型，其两端分别与所述第一磁芯的两端相接以形成闭合磁环。

6.根据权利要求5所述的组合机头，其特征在于，所述第一线圈为低压线圈，所述第二线圈为高压线圈，并且所述第二线圈的中部接地。

7.根据权利要求1所述的组合机头，其特征在于，所述壳体上设置有第二开口；所述组合机头还包括：

囊体，设置于所述密封腔体内，所述囊体的开口与所述第二开口密封连接。

8.根据权利要求1所述的组合机头，其特征在于，所述射线球管的阳极靶固定设置；所述射线球管还包括：

散热片，与所述阳极靶的端部连接，并穿过所述射线球管伸入所述密封腔体内。

9.一种射线影像设备，其特征在于，包括权利要求1至8任一项所述的组合机头。

10.根据权利要求9所述的射线影像设备，其特征在于，所述射线影像设备为C型臂X光机。