CN114007510A - 医疗车辆、ct装置及驱动方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种医疗车辆，在医疗车辆的左侧面、右侧面或后侧面具有用于将受检者引入或搬出CT机架的窗部，体轴线方向与医疗车辆的行进方向垂直或平行。通过减小CT的尺寸和重量，减少床台等的移动行程区域等，实现了即使在车辆等运输工具内部也可以有效使用CT的医疗车辆。

Description

医疗车辆、CT装置及驱动方法
技术领域
本发明涉及一种具有计算机断层扫描(CT)装置的医疗车辆、适用于医疗车辆的CT装置及其驱动方法。
背景技术
X射线计算机断层扫描(CT)由操作部、监视器部等构成，其中的操作包括：具有围绕拍摄对象物旋转的旋转部的机架；床台移动装置，使放置被测者的床台在体轴方向上前进或后退从而穿过机架的内周部；能够与旋转部进行电气连接的滑环；以及，图像绘制部，对从检测器输出的数据进行处理。以前，在旋转部的内部内置有：多个检测器，形成在玻璃基板上；电路板，对来自于检测器的信号进行处理；以及，X射线发生部，隔着诸如被测者等拍摄对象物对向配置；冷却风扇；以及高压电源电路等。如此，CT是一种又大又重又昂贵的成像诊断设备，除了设置CT本体的建筑物、电源、以及空调设备等的设置成本以外，用于保持恒定设备的最佳性能的维护管理成本也是沉重的负担。因此，为了改变CT的设置位置而进行移动或者在户外使用时存在各种困难。已知存在搭载有X光检查装置等的车辆，但车辆本身的大型化是不可避免的，并且由于每个被测者逐个进入车辆接受检查从而造成检查时间变长，难以对大量被测者有效地进行成像检查。
发明内容
发明要解决的问题:
已知的搭载有X射线设备等的医疗车辆(也称为X射线车辆)的第一目的是对大量被测者进行筛查。通过筛查，如果发现某些可疑结果，则需要稍后去专科医院或检查机构再次进行详细检查。然而，对于老年人和居住在人口稀少地区的人来说，再次接受详细检查会造成时间上、身体上或经济上的极大负担。为了在车辆等交通工具中使用CT，除了减小CT本身的尺寸和重量之外，还需要减小安装空间等。尤其需要确保用于使床台水平移动的行程区域。此外，由于每个被测者逐个进入车辆并躺在床台，因此需要有被测者的等待/准备空间，并且每人的检查时间也会变长。结果，难以对大量被测者有效地进行CT检查。此外，如果能够减少为CT提供的空间，则可以扩大用于搭载其他医疗设备等的空间。如上所述，所要解决的问题是：尽量减少在使用CT时的行程区域和为被测者提供的空间，并且能够快速地对检查进行处理。
近年来，由新病毒等引起的传染病的传播已成为世界性问题。例如，CT等影像诊断设备对于早期肺炎等的早期发现是必不可少的。与传统的胸部X线检查相比，CT具有更高的检查精度，有望成为早期快速识别肺炎和其他传染病的手段。与此同时，如何保护医疗人员免受这些未知传染病的侵害，也是一个突出的问题。这是因为，例如，当对可能感染新病毒等的大量被测者进行CT检查时，护士、检查技师等的感染风险极高。由此，在增加检查次数或者加快速度的同时，对医护人员的保护等也是亟待解决的问题。
为了在车辆等交通工具中使用CT，需要减小CT本体的尺寸和重量。在机架内的旋转部上内置有X射线源、探测器、探测器信号处理电路、X射线源驱动控制电路、风冷风扇等。然而，X射线源、X射线源驱动控制电路、风冷风扇等很重。使该旋转部在机架的圆周上以每秒0.5转以上的速度旋转时的惯性矩、伴随重物的旋转而引起的振动、噪音等有害影响最小化也是需要解决的问题。
CT主体的使用电量以及用于应对CT等设备的发热的空调设备等的使用电量的增加成为问题。当在车辆等交通工具中使用CT时，削减CT使用的电量以及用于应对设备等的发热的空调设备等的使用电量是必须考虑的问题。尤其是在室外或偏远地区运行CT时，无法获得稳定的市电供应，需要应对以电池驱动为前提的使用环境。抑制CT产生的热量导致的检查室和检查车辆内部的温度升高，削减CT本身的电力消耗和能量损失，也是需要解决的问题。即，旋转部内部的检测器、检测器信号处理电路、X射线源、X射线源驱动控制电路、风冷风扇等较重。当这些X射线源、X射线源驱动控制电路、风冷风扇等在直径为80厘米以上的圆周上旋转时，会伴随惯性力矩和重物旋转产生振动、噪音等问题。惯性力矩与旋转体的重量和旋转半径的平方成比例。一般来说，使用被称为再生电阻的电阻，将惯性力矩引起的动能作为焦耳热散发到外部。结果，引起CT的温度上升，冷却装置的负荷也增大。
此外，为了将检测器等的输出信号向外部读取，通过被称为滑环的机械接触装置发送/接收信号或交换电力。为了保证滑环的电气连接，需要保持旋转部的低转速，并且减少探测器输出信号线的数量。为了减少信号线的数量，将并行信号串行化并通过滑环读出的结构是常见的。然而，由于在串行传输大量图像数据时传输频率会上升，因此需要开发诸如高速线缓冲器元件之类的专用半导体元件。因此，随着传输频率的增加，功耗和发热不可避免地会增加。近年来，采用了通过单次X射线照射大面积曝光的结构。相反，在这种结构中，由于X射线发生器尺寸的增加，旋转部的重量不可避免地增加。另外，还需要在体轴方向扩大受光区域，即切片数。为此目的，增加了所使用的检测器的光接收面积和像素数。因此，需要更高速度和更大容量的数据传输以及在外部存储介质上的高速实时存储。例如，切片数为64时，需要1Gbytes/sec以上的数据处理速度。为了实时高速存储大量数据，例如采取了将多个硬盘组合使用的措施，例如RAID(独立磁盘冗余阵列，Redundant Arrays ofIndependent Disks)。但是，存在存储速度被限制在大约800Mbytes/sec或更少的问题。
关于上述电力传输，例如，向X射线源等供电成为问题。如上所述，随着切片宽度的增加，X射线源的尺寸增加，即随着管电流的增加，提供给包括高压发生电路等的X射线源驱动控制电路的电流量也会增加。滑环在相对于电刷滑动时需要通过大电流，这会会接触面发热并增加烧结的风险。因此，需要对滑环和电刷进行表面抛光以及定期更换部件等维护工作。然而，为了在车辆等中使用CT，除了使床台和机架部更小更轻之外，还需要能够在现场轻松检查、维修、更换故障部件等。移动的目的地。此外，减少CT的定期维护负担也是一个亟待解决的问题。此外，近年来，随着使用X射线CT等的机会增加，对X射线照射的担忧也增加。因此，减少CT检查中受检者、CT操作者、放射科医师、护士等的X射线照射量也是亟待解决的问题。
考虑使用医疗车辆的实际情况。根据进行医疗活动的地区、自然条件等，可能无法使用稳定的商用电源。因此，必须为车辆配备自身稳定的供电装置和足够的医疗活动供电力。此外，还要考虑到医疗车辆将在户外使用，需要针对温湿度波动、空气污染和灰尘等采取措施。医疗车辆也必须能够在已成为疏散中心的体育馆、酒店大堂、帐篷内等中使用。即在医疗活动中，不允许医疗车辆本身由于供电而产生噪音或排放有害废气。这样，除了上述医疗车辆本身的小型化、低功耗等问题外，提供一种能够长期稳定运行且具备不产生振动或噪音的绿色电源也是亟待解决的问题。
解决问题的方案:
考虑到使用医疗车辆的实际情况。根据进行医疗活动的地区、自然条件等，可能无法使用稳定的商用电源。因此，车辆必须要有自己稳定的供电手段和足够的医疗活动供电能力。此外，还要考虑到医疗车辆将在户外使用，需要针对温湿度波动、空气污染和灰尘等采取措施。医疗车辆需要能够用于已成为避难所的体育馆、酒店大堂、帐篷内等。即在医疗活动中，不允许医疗车辆本身由于供电而产生噪音或排放有害废气。这样，除了上述医疗车辆本身小型化、低功耗等问题以外，还可以长期稳定运行并且具备不产生振动或噪音的清洁电源也是需要解决的问题。
一种带有CT的医疗车辆，在医疗车辆的左侧面和右侧面开设有窗部，用于将受检者送入或送出CT的机架的内周，或者送入或送出放置受检者的床台，贯通机架内周部的筒状受检体保护部从左侧面的窗部到右侧面的窗部连续形成。优选地，上述受检者保护部阻挡外部空气在医疗车的内部和外部之间的流入和流出。
较佳地，医疗车辆由这种CT装置构成，窗部中从受检者保护部的体轴方向观察的形状为圆形，窗部的该圆形的直径大于机架的内周部中的受检者保护部的直径。或者，医疗车辆的窗部的开口面积大于机架的内周部中的受检者保护部的开口面积，并具有朝向机架所在方向并具有深度的空间部。
较佳地，医疗车辆由机架在沿着体轴线方向移动的同时对受检者进行检查的CT设备构成。或者，机架装设于窗部附近。
较佳地，医疗车辆搭载有这样的CT，在机架的内部的旋转部中内置有：光源，光源驱动控制电路、隔着该旋转部的旋转中心轴与该光源相对的位置的检测器、驱动该检测器并处理该检测器的输出信号的检测器控制信号处理电路、以及对其进行驱动的二次电池。较佳地，医疗车辆中，旋转部中的二次电池、光源、检测器、半导体图像存储器的任一个为盒结构。较佳地，医疗车辆中，光源为X射线光源，该X射线光源中的电子束发生部由碳纳米结构体构成。
较佳地，在医疗车辆中搭载有CT，在机架内部的旋转部中内置有光源、光源驱动控制电路和用于驱动其的二次电池，在包围该旋转部并与该旋转部同心圆的环形固定部的内周的整个圆周上安装有多个检测器，该旋转部具有开口部，隔着该旋转部的旋转中心轴与该光源相对，使从该光源发出的光通过并照射于该检测器的光接收表面上。
用于医疗车辆的CT包括：具有以体轴方向为中心轴旋转的旋转部的机架、承载机架的架台、以及处理并显示从机架获得的图像数据或者操作摄像装置的控制部。此外，它还具有用于使机架相对于架台在中心轴方向上移动的驱动装置。进一步地，在旋转部上具有：光源、用于驱动光源的光源驱动控制电路、以及旋转部接口。在架台上具有主机接口。该结构使得旋转部接口与主机接口在机架的移动范围内的预定位置处彼此面对。优选地，所述预定位置位于机架的移动范围的终点。此外，旋转部接口与主机接口为在垂直方向上彼此靠近并且彼此面对。或者，旋转部接口与主机接口在中心轴方向上相互靠近且相互面对。优选地，旋转部接口与主机接口在预定位置处通过机械接触方式电连接。或者，旋转部接口与主机接口为非接触式接口，在预定位置处彼此靠近并且在非接触状态下通过电磁场的相互作用而电连接。
用于医疗车辆的CT在机架内部设置有沿中心轴方向移动机架的驱动装置。进一步地，在机架内部还设置有用于使旋转部旋转的驱动电机。另外，在机架上沿机架的移动方向设有防护罩，用于防止受检者或受检物体在机架移动时接触到机架。在架台上部的预定位置处具有托架，在托架上设有主机接口。进一步地，所述托架上设有用于检查和校准旋转部的检查探头或用于保持标准样品的保持装置。或者，托架具有用于在预定位置冷却旋转部的冷却机构。或者，当不使用CT时，机架和托架具有用于将机架机械地保持或固定在预定位置的机构。
优选地，锂离子电池用作上述二次电池。此外，大容量半导体非易失性存储器，例如NAND闪存用作图像存储器。上述光源为X射线光源或近红外(NIR)光源。优选地，光源为X射线光源，X射线光源的电子束发生部由碳纳米结构体形成。上述检测器优选为硅半导体检测器，并且在硅半导体检测器中集成有AD转换电路。优选地，检测器为光电倍增管式检测器、雪崩热二极管(APD)式检测器或光子计数式检测器。更优选地，在检测器的上部并面对X射线光源的位置处层叠有选择性地阻挡或透射X射线的X射线屏蔽光纤板。或者，在检测器的上部层叠有X射线闪烁体。优选地，上述硅半导体探测器为具有背照式结构的CMOS型固态图像传感器。此外，用于保护或减轻诸如水平和垂直扫描电路和信号读出电路之类的集成电路免受X射线损坏的X射线屏蔽构件布置在这些集成电路上方。
在用于医疗车辆的CT中，多个感应线圈沿旋转部的外周部布置，还配置有永磁体，其N极和S极沿围绕旋转部的机架中的固定部的圆周交替排列。优选地，将旋转部的动能转换为电能的再生制动电路连接到感应线圈。此外，在再生制动电路中设置有双电层电容器。作为使用再生制动电路时的驱动方式，旋转部开始旋转后开始摄像。接着，开始通过X射线照射对受检体进行成像。从探测器阵列获得的数字数据实时记录在图像存储器中。成像完成后，旋转部的旋转动能在感应线圈中产生反电动势，将其回收为电能，为电容器或二次电池充电。接着，经由主机接口从旋转部接口读取图像存储器中记录的数据。同时，对二次电池进行充电，完成一系列序列，成为待机状态。作为使用再生制动电路时驱动方式的变形例，当CT成像时旋转部的转速为n1，CT非成像时旋转的转数为n2时，在CT非成像时，使旋转部的转数n2从n1增加(n2>n1)，对二次电池充电。
即使在拍摄结束后，由于惯性矩，机架中的旋转部仍会继续旋转一段时间。旋转部通过同步带与驱动电机联动。因此，当转动部因转动惯量而继续转动时，电机中就会产生电动势。如上所述，通过将这样产生的电力连接到再生电阻器，以焦耳热的形式向周围散发。为了抑制这种焦耳热，采用了降低驱动电机旋转的惯性矩的结构。即在用于医疗车辆的CT中，机架内部的旋转部由两部分组成，在一方的旋转部上连接有同步带，在另一方的旋转部上通过棘轮构造与一方的旋转部机械性联动。一方的旋转部的周围安装有爪，当它顺时针旋转时，会被卡在另一方的旋转部的内圆周上的凹槽中，从而能够将扭矩传递给另一方的旋转部。反之，当一方的转动部逆时针转动时，爪会越过另一方的转动部内圆周上的凹槽从而无法传递扭矩，使另一方的转动部空转。当然，旋转方向与扭矩传递的有无之间的关系可以根据爪和凹槽的形状进行颠倒。拍摄结束后，解除一方的转动部与另一方的转动部的联动，以防止另一方的转动部的转动惯量作用于驱动电机。这是因为转动惯量与转动部的质量成正比，通过分离另一方的转动部，会减小一方的转动部的转动惯量。此外，通过在另一方的旋转部上安装诸如光源和检测器之类的具有大质量的部件，可以进一步减小一方的旋转部的质量。此外，由于转动惯量与旋转半径的平方成比例地增加，因此期望将一方的旋转部的半径设置为小于另一方的旋转部的半径。这样，通过在拍摄完成后从一方的旋转部放开另一方的旋转部，可以抑制在经由同步带连接到一方的旋转部的驱动电机中产生的电动势。此外，使一方的旋转部的半径小于另一方的旋转部的半径，通过在转动惯量比一方的转动部大的另一方的转动部或在围绕转动部的固定部中设置再生制动电路，能够将转动部的转动惯量回收作为电能再利用。上述棘轮结构是离合器结构的一种，其他还有啮合式离合器、摩擦式离合器、离心式离合器、电磁离合器等。
进一步地，CT在另一方的旋转部的环形周围设置多个环形电极(所谓的滑环结构)，并且在围绕另一方的旋转部外周的固定部上具有分别与多个环形电极中的每一个电接触的多个端子。优选地，CT的一方的转动部的转动力矩小于另一方的转动部的转动力矩。或者，CT中的一方的旋转部的重量小于另一方的旋转部的重量。或者，在另一方的旋转部内具有光源、驱动控制光源的光源驱动控制电路、检测器、驱动检测器并处理检测器输出信号的检测器驱动电路、以及信号处理电路。此外，CT在另一方的旋转部内部具有二次电池和旋转部接口，在围绕旋转部的固定部的内圆周上具有主机接口，用于与旋转部接口之间收发信号或电力。此外，在使用棘轮结构时的CT驱动方式中，在一方的旋转部开始沿向另一方的旋转部施加扭矩的方向旋转之后，开始通过X射线照射的成像。从检测器阵列获得的数字数据实时记录在图像存储器中。在成像结束后，当一方的旋转部的旋转扭矩减小或停止时，另一方的旋转部从与一方的旋转部的耦合中释放并空转。通过另一方的旋转部内的再生制动，旋转动能在感应线圈中产生反电动势并将其回收为电能，对电容器或二次电池充电，另一方的旋转部的旋转运动减速。在另一旋转部停止旋转后，通过主机接口从旋转部接口读取图像存储器中记录的数据。另外，对二次电池进行并联充电，完成一系列的时序，进入待机状态。。
在医疗车辆中使用的CT中，内置在机架中的旋转部中的光源、检测器、图像存储器或二次电池中的任一个具有盒结构。进一步地，在与中心轴平行的机架的内周面上具有独立的开口部，相对于容纳由盒结构构成的光源、检测器、图像存储器或二次电池的盒容纳部，从旋转部的中心轴内侧指向旋转部外周的法线方向，插入或拔去由盒结构构成的光源、检测器、图像存储器或二次电池。或者，内置于旋转部的光源、检测器、图像存储器或二次电池的任意一个具有盒结构，并且在与机架的中心轴垂直的侧面部具有单独的开口部，相对于容纳由盒结构构成的光源、检测器、图像存储器或二次电池的盒容纳部，在旋转部的中心轴方向上插入或拔去由盒结构构成的光源、检测器、图像存储器或二次电池。进一步地，具有第一X射线发生器、第二X射线发生器、以及隔着他们的中心轴彼此面对的位置处的第一探测器阵列和第二探测器阵列。第一检测器阵列和第二检测器阵列在中心轴方向错开配置。或者，第一X射线发生单元和第二X射线发生单元同时或间隔时间差照射X射线。此外，第一X射线发生器和第二X射线发生器具有不同的管电压(波长)。
用于医疗车辆的CT中，在旋转部与CT的控制部、机架中的固定部、架台、或托架之间设置无线接口，该无线接口通过无线通信发送和接收用于控制机架或床台沿体轴方向移动或者控制机架的成像操作的控制信号，或者图像数据。此外，用于医疗车辆的CT将机架搭载于两个架台上。另外，托架部具有环形中空结构，以便受检者和床台可以通过。多个机架部组合有X射线CT检查机架、正电子发射断层扫描(PET)检查机架、近红外漫射光成像用机架中的任一个。
医疗车辆中，用于驱动所述CT的电源为以氢为原料的燃料电池。较佳地，医疗车辆是一种以燃料电池为动力源工作的电动汽车，且该燃料电池驱动CT。此外，医疗车辆的驱动方法，利用将行驶中的车辆减速时的动能转化为电能的车辆再生制动电路产生的电动势，当旋转部静止时，对CT旋转部内部的二次电池进行充电。
发明效果
根据本发明，通过最小化或消除CT所需的行程区域，可以容易地使配备有CT的医疗车辆小型化。更容易确保使用CT时所需的空间，例如在医疗车辆外部确保床台的水平移动行程，以实现快速且高效的检查。即使无法获得稳定的商用电源，也可以通过自己的稳定电源手段继续进行医疗活动。通过提供清洁的电源，CT可以稳定和长时间运行，而不会产生电源噪音或排放有害废气。因此，在已经成为疏散中心的体育馆、酒店大堂或帐篷内部等封闭或反封闭空间中的医疗活动变得更加容易。CT的耗电量和配备CT的医疗车辆的广泛使用，与大型医院的传统检查设备相比，可以大幅降低耗电量，为防止全球变暖做出贡献。CT影像诊断不仅对癌症、心脏病、脑血管病等严重疾病的早期发现有效，而且在用于其他目的的图像中可能会观察到一些病变。通过利用人工智能和高速通信方法，即使在偏远地区，也可以从广泛的角度检测人体可能发生的各种异常，而不会被忽视。通过使用本发明的医疗车辆，结合5G等高速通信方式和利用AI(人工智能)的图像诊断，即使在偏远地区或灾害现场，也能实现一站式医疗服务。
附图说明
图1中，(a)是从Z轴方向观察实施例所述的医疗车辆100的侧视图；(b)是从Y轴方向俯视的医疗车辆100的平面图；(c)是特别说明从医疗车辆100的后部(X轴方向)观察时的CT61的配置的截面图；(d)是从Z轴方向观察的搭载在医疗车辆100上的CT61的截面图。
图2中，(a)是根据实施例的医疗车辆200从Z轴方向观察的侧视图；(b)是从Y轴方向观察的医疗车辆200的平面图；(c)是当从医疗车辆210的后部(X轴方向)观察时CT63-1的配置的截面图。
图3中，(a)是用于说明从后方(X轴方向)观察实施例的医疗用车辆300时的CT65的配置的截面图；(b)是表示从后方(X轴方向)观察实施方例的医疗车辆310时的CT67-1的配置的截面图；(c)是从Y轴方向向下看的医疗车辆310的平面图；(d)是表示从医疗车辆320的后部(X轴方向)观察的CT67-2的布置的截面图。
图4中，(a)是从Z轴方向观察的实施例的医疗车辆400的侧视图；(b)是从医疗车辆400的后部(X轴方向)观察时的平面图；(c)是从Y轴方向向下看的医疗车辆410的平面图。
图5中，(a)是从X轴方向观察的CT61-2的侧视图；(b)是从Y轴方向向下看的CT61-2的平面图；(c)是从Z轴方向观察的CT61-2的主要部分的平面图。
图6中，(a)是从X轴方向观察的CT63-2的侧视图；(b)是用于说明非接触接口部(10、12)中的无线供电部的电路结构的框图。
图7中，(a)是用于说明实施例的CT中的旋转部23的内部结构的一个例子的平面图；(b)是用于说明检测器及其外围电路的电路框图；(c)是用于说明旋转部23的内部、特别是X产生部和高压驱动电路的电路框图。
图8中，(a)是用于说明适用于实施例所述的CT61的机架部的其他结构的从Z轴方向观察的XY平面图；(b)是用于说明适用于CT61的机架部的另一结构的从X轴方向观察的截面图；(c)是(a)中用虚线包围的部分A的放大图；(d)是为了说明形成在旋转部23-2的开口部28而从X射线源25m观察开口方向时的平面图，在开口部上能够看到固定部24上配置的检测器单元30的一部分。
图9中，(a)是CMOS型固态图像传感器30-1的平面图，是图8所示的检测器单元30的变形例；(b)是当CMOS型固态图像传感器30-2(同样地是另一合适的检测器单元30的变形例)被设置为彼此面对使得光接收区域紧密接触时的平面图；(c)是用于说明(b)中的CMOS型固态图像传感器30-2的截面结构的放大图。
图10中，(a)是在根据实施例的医疗车辆200中使用的CT63从X轴方向观察的侧视图；(b)是同样从体轴方向看到的平面图；(c)是由(a)的虚线包围的部分B的放大图；(d)是从X轴方向观察实施例的旋转部23的截面图；(e)是用于说明从体轴方向观察时的旋转部23的变形例的结构的主要部分的平面图。
图11中，(a)是用于说明根据实施例的CT特别是根据机架5的变形例的旋转部23的结构的平面图；(b)和(c)是用于说明(a)中的虚线部分39中的旋转部23的外周和围绕旋转部23的机架5的内周中的电磁感应的局部放大图；(d)是用于说明旋转部23内的再生制动器50的电路框图。
图12中，(a)是用于说明根据机架部5的另一实施例的内部结构的平面图；(b)是用于说明(a)所示的旋转部23-1、23-2中的棘轮机构的一例(虚线部39R)的局部放大图；(c)是说明使用再生制动器、棘轮机构等时的CT装置的驱动方法的流程图。
图13中，(a)是用于说明根据实施例的医疗车辆500中的电源配置的框图；(b)是根据实施例的医疗车辆500的变形例的医疗车辆510的示意图；(c)是用于说明医疗车辆500的动作和CT的动作过程的流程图。
具体实施方式
在本发明中，车辆的行驶方向定义为X轴，车辆的高度方向，即竖直方向定义为Y轴，相对于车辆的行驶方向的左右方向，即与X轴和Y轴正交的方向定义为Z轴。此外，医疗车辆包括兼有诊断功能的体检车辆、具备医院功能的移动医院、人类以外的受检体、或者支持法医观点的检查车、或者应对灾害和突发事件的救援车和救护车等。下面将参照图1(a)至1(d)描述根据实施例的医疗车辆100。图1(a)是根据实施例的医疗车辆100从Z轴方向观察的侧视图。在车辆的侧面，设有供载置人体等受检体的床台插入的受检体窗部20。在CT装置61中，机架部(未图示)的体轴方向与Z轴方向一致。在本实施例中，载置受检体的床台(3)被引导到床台支撑部3S上之后，一边使机架沿Z轴方向移动一边进行拍摄。或者，如稍后将描述的，CT可用于在Z轴方向上移动受检体的同时对固定的机架进行拍摄。医疗车辆100为利用自然能源设置有太阳能电池板71和用于进出车辆的楼梯18。图1(b)是从Y轴方向观察的主要部分的平面图。如图所示，医疗车辆100在受检者从车辆侧面躺在床台3上的状态下，使用被称为担架的简易移动床台62，导入到支撑摄像装置61的床台支撑部3S的上部。在该实施例中，如稍后将描述的，具有托架9-1。托架是从地面、墙面、底座等处直立的部分，是使机架5待机的空间，具有主机接口，与位于机架5内部的旋转部23的旋转接口电连接。还具有用于当不使用CT61时，例如，当医疗车辆100正在移动时遮蔽受检体窗部20的滑动门52。并且，医车辆100还具有数据处理、电源控制室、其他检测设备室、生化检测室、体检室、等候室或更衣室(16-1至16-6)，以及车内通道(16P)。如此，由于CT6所需的行程区域不在医疗车辆100的内部，而是在医疗车辆100的外部，因此医疗车辆100不会被扩大，或者车内的空间能够被有效地用于其他目的。另外，如后文所述，机架5的内部设有可绕体轴方向旋转的光源部，例如X射线源，进一步地，在车内还设置有图中未示出的操作/控制部和监视器部。即，由图像绘制电路和软件重建的断层图像显示在监视器上。如下文详细描述的，用于在机架中的旋转部与将其支撑的固定部或架台之间交换电信号或电力的有线或无线电连接装置位于固定部或架台与机架内的旋转部侧。在成像过程中，仅机架5沿Z轴方向移动，受检者与床台3一起静止在床台3上，因此并不总是需要坚固且精确的受检者移动控制床台。因此，医疗车辆100本身可以容易地减小尺寸和重量。此外还具有即使在机架的体轴(Z轴)方向上的成像扫描速度增加，也能够避免受检者的身体/精神负担和焦虑的效果。
图1(c)是用于说明特别是当沿X轴方向从车辆后方观察CT61时的医疗车辆100的结构的主要部分的截面图。放置有受检者的床台3被从受检者窗部20送入到CT61的内部。在这种情况下，担架62可以保持床台3，但是为了更稳定地保持受检者，可以预先在CT61上设置床台保持板3S。如上所述，机架5在内部具有可旋转的光源等，在沿Z轴方向移动的同时捕获被拍体的断层图像。由于机架5以这种方式沿着受检者移动，装设有防止机架与受检者接触的受检者保护部件51贯穿机架5的内周。另外，为了封闭相反侧的受检者保护部件51的开口部，在机架5的移动范围的另一端安装有后述的托架9-1。托架9-1负责与机架5的电气或机械耦合。图中显示了从受检者(人)的下半身开始移动到CT61内部的示例，但也可以从头部引导到CT61。这是因为受检者通常是头部和内脏等上半身，并不总是需要拍摄全身照片。由此，可以将CT61在Z轴方向的尺寸缩短至例如1m(米)左右，进而可以进一步减小CT61在医疗车辆100中所占的空间。图1(d)是从Z轴方向观察的CT61的主要部分的放大图。由于受检者保护部件51布置在机架5的内周部分上，所以它是圆形的。由于机架5由架台7支撑和移动，所以机架5装设到框架移动台车11上。在该实施例中，架台7安装在医疗车辆100的侧面55-3上，但如下所述，也可以安装在地面(55-1)上。
下面将参照图2(a)和2(c)描述根据实施例的医疗车辆200和根据其变形例的医疗车辆210。图(a)是根据实施例的医疗车辆200从Z轴方向观察的侧视图。然而，与图1(a)的情况不同，医疗车辆200的前方在图中为右方向。在车辆的侧面设有受检体窗部20，沿着CT63内部的床台保持板3S的上部插入放置有体体等受检体的床台(3-1)。CT63中，机架的轴方向与Z轴方向重合。在本实施例中，针对在固定机架部的状态下一边移动载置有受检体的床台(3-1)一边进行摄像的情况进行了说明。图2(b)是从Y轴方向观察的医疗车辆200的主要部分的平面图。在本实施例中，在医疗车辆200的左右侧面部设有受检体窗部20，在CT63的受检体插入部与受检体窗部20之间安装有漏斗状的受检体保护部件53。如稍后将描述的，它防止公司外部空气进入医疗车辆200的内部。在受检者躺在床台移动装置的床台3-1上的状态下，从医疗车辆200的一侧表面被床台移动装置的传送部3-2引导到CT63中。即，CT63所需的行程区域不在医疗车辆200内部，而是在医疗车辆200外部。在本实施例中，机架5在Z轴方向上固定在医疗车辆200的大致中央部。在机架5内部有可旋转的旋转部，并且在车辆中设置有图中未示出的操作/控制部及监控器部。即，通过图像绘制电路、软件等重建的断层图像等显示在监视器上。此外，在医疗车辆200中，与医疗车辆100类似，布置有用于其他目的的空间(16-1至16-6和16P)、楼梯18等。此外，当CT63未被使用时，例如，当医疗车辆200正在行驶时，为了从车外遮蔽CT63而具有开闭式的门52-1和52-2。通过这种结构，受检体能够从医疗车辆200的左侧或右侧的任一侧送入或送出。
图2(c)是用于说明医疗车辆210特别是在X轴方向上从车辆后方观察CT63时的结构的主要部分的截面图。从受检体窗部，一边由床台移动装置的运送部3-2使载置有受检体的床台3-1在床台支撑部3S上移动，一边通过CT63内部的机架5。机架5在其内部具有可旋转的光源等，在床台3-1沿Z轴方向移动的同时拍摄受检体的断层图像。在本实施例中，机架5具有固定在地面55-1上的结构，并且安装有受检体保护部件51以贯穿机架5的内周部。此外，在受检体保护部件51的左右端部，圆锥形或漏斗形的受检体保护部件53起到连续地连接窗部与受检体保护部件51的作用。通过这种结构，医疗车辆210的内部可以与医疗车辆210的外部环境隔绝，从而能够抑制CT63的特性波动，特别是探测器灵敏度和闪烁体的温湿度依赖性，以及车内的温湿度波动，并且可以防止从受检者的鼻子和嘴巴喷出的飞沫和来自外部的灰尘进入车内。进一步地，如图所示，床台移动装置的运送部3-2布置在医疗车辆210的左右两侧面部，从一方的受检体窗部送入的受检体能够从对面的相对侧的受检体窗部送出。这样，可以从一侧送入受检体，从另一侧送出，适用于例如连续检查大量受检体的情况。以往，为了进行这样的连续检查，需要将车辆的送入侧和送出侧对应的行程区域大致加倍，但通过本结构不需要行程区域本身，从而能够有效地检查大量的受检体。
下面将参照图3(a)至3(d)描述根据实施例的医疗车辆300和根据变形例的医疗车辆310和320。图3(a)是从后方X轴方向观察的根据实施例的医疗车辆300的主要部分的截面图。如图所示，医疗车辆300的一侧表面设有用于将受检体送入/送出CT65的受检体窗部20，并装设有漏斗状的受检者保护部件53和受检者保护部件51，而且，受检者保护部件51的面向受检体窗部的相反侧上的端部51-2具有相对于车内封闭的形状。因此，由于能够将医疗车辆300的内部与医疗车辆300的外部环境隔绝，因此具有可以抑制CT65的特性波动以及车内的温湿度波动，或防止从受检者的鼻子或嘴发出的飞沫和来自于外部的灰尘进入车辆的效果。另外，在车辆中，上述的受检者保护部件51的面对受检体窗部的相对侧上的端部51-2可以根据需要通过开闭式的门选择从关闭状态变为向车内打开状态。这是因为如果不担心温湿度波动或来自于受检者的飞沫感染等，可以通过打开门来缓解受检者的闭塞感。在本实施例中，CT65的机架5固定在受检体窗部附近，在受检者躺在床台移动装置的床台3-1上的状态下，由床台移动装置的传送部3-上导入摄像装置65。因此，CT65所需的行程区域不在医疗车辆300内部，而是在医疗车辆300外部。此外，由于机架5所占据的空间被固定在受检体窗部20的附近，因此可以更有效地利用车内空间。如前所述，如果CT65在Z轴方向的尺寸例如是足以拍摄上半身的长度，则可以进一步减少CT65在车内的占用空间。
图3(b)是从后方X轴方向观察的本实施例的医疗用车辆310的主要部分的截面图。如图所示，医疗车辆310的一侧面部设有受检体窗部20，从X轴方向观察的开口大于受检者保护部件51的开口部，具有朝向车辆内侧以阴影区域表示的空间部57。空间部57的高度(h)、宽度(w)和深度(d)使得受检体(人)可以自行爬上床台3并躺下的程度，起到前室的作用。与CT63类似，CT67-1的结构为，受检者躺在床台3上，在床台支撑部3S上滑动后静止不动，机架5一边沿Z轴方向移动一边拍摄。机架5在Z轴方向的移动距离可以是上半身，例如1m左右。通过本结构，摄像装置67-1所需的行程区域在医疗车辆310的外部，受检者可以自行爬上床台并躺在CT67-1的内部，而不需要使用诸如担架之类的受检者移动装置。图3(c)是从Y轴方向观察的医疗车辆310的主要部分的平面图。阴影区域所示的区域57的宽度w例如大约1m，使得受检者可以容易地爬上床台3。另外，优选地，空间部57的壁面与受检体保护部件51一体成型，以防止外界空气进入医疗车辆310的内部。由于医疗车辆310的内部可以与医疗车辆310的外部环境隔离，因此能够实现抑制CT67-1的特性波动和车内温湿度波动，或从受检者的鼻子或嘴发出的飞沫或来自于外部的灰尘进入车内的效果。
图3(d)是从后方X轴方向观察的本实施例的医疗用车辆320的主要部分的截面图。如图所示，医疗车辆320的左右两侧面均设有受检体窗部20，与上述医疗车辆310类似，X轴方向观察的开口大于受检者保护部件51，在左右具有朝向车内的空间部57。空间部分57的高度、宽度、深度等使得受检者(人)可以自行爬上床台3-1并躺下的程度。在本实施例中，机架5位于车辆Z轴方向的中央部，固定在车辆的地板55-1上。由于机架5不移动，所以能够缩短受检体保护部件51在Z轴方向的长度，同时能够扩大空间部57的容积。另外，如图所示，为了扩大车外的行程区域，也可以将安装在车身上的辅助板59旋转90度来使用。在本实施例中，在受检体躺在床台移动装置的床台3-1上的状态下，由床台移动装置的小型传送部3-3传送至CT67-2。通过本结构，可以从左侧或右侧的任一侧进行CT检查，不需要行程区域本身。此外，类似于医疗车辆210，可以在一个方向上连续地依次移动受检者的同时对大量的受检者有效地执行CT检查。此外，由于医疗车辆320的内部环境可以与医疗车辆320的外部环境隔离，因此能够达到抑制CT67-2的特性波动和车内温湿度波动，或者防止从受检者的鼻子或嘴发出的飞沫和来处于外部的灰尘进入车内的效果。
下面将参照图4(a)至4(c)描述根据实施例的医疗车辆400和410。图4(a)是从Z轴方向观察的根据本实施例的医疗车辆400的主要部分的侧面图。CT69-1以机架5的体轴线方向与X轴方向一致的方式配置在车内。此外，通过虚线所示的受检体保护部件和稍后描述的漏斗状的受检体保护构件，防止外部空气容易进入车内。由此，可以将医疗车辆400的内部与医疗车辆400的外部环境隔离，从而能够达到抑制CT69-1的特性波动和车内温湿度波动，或者防止从受检体的鼻子或嘴发出的飞沫和来自于外部的灰尘进入车内的效果。并且，在车辆的后部侧面部设有受检体窗部，以插入放置有人体等受检体的床台，通过床台移动装置的传送部3-2，放置有受检体的床台3-1被运送到CT69-1的内部。在此期间，由安装在车辆后部侧面附近的机架5进行拍摄。此外，如图所示，为了与CT69-1的高度相匹配，使用线18a，将预先安装在车体上的辅助板18f旋转90度来创建水平行程区域。进一步地，床台移动装置的传送部3-2可以经由斜面18S被导入到斜面18S上。图4(b)是从X轴方向观察的医疗车辆400的后部的平面图。在受检体窗部20上装设有漏斗状的受检体保护部件53。另外，它还具有用于进入车辆的开闭式门52-3。如上所述，由于CT69-1所需的行程区域不在医疗车辆400的内部，而是在医疗车辆400的后方和外部，因此在不增加医疗车辆400的尺寸的情况下，可以有效地利用车内的空间。此外，即使在狭窄的地方、通道等，也可以容易地确保车辆外部的行程区域。
图4(c)是从Y轴方向观察的根据医疗车辆400的变形例的医疗车辆410的主要部分的平面图。在本实施例中，机架5的结构为，在体轴即X轴方向上移动的同时对受检体进行拍摄，如上所述，用担架62等将受检体从外部导入。此外，在本实施例中，具有后述的托架9-1。进一步地，在医疗车辆410中，即使在遮蔽受检体窗部20的状态下也可以使用CT69-2。即，在CT69-2中，受检体保护部件51的车内通道(16P)侧的侧面部为可开闭型，如白色箭头所示，能够从车内爬上床台3并躺下。通过本结构，除了通过使用担架62等从车辆外部导入受检者来防止外部空气的影响和来自患者的感染的检查方法之外，如果没有这种担忧或受检者进入车内并进行检查。如果这样做更有利，例如，是即使在雨天也可以使用的结构。参照图3等说明的空间部57也可以设置在医疗车辆400和410中。
下面将描述适用于根据上述实施例的医疗车辆100(图1)的CT的结构。另外，为了简化描述，在图5(a)至5(c)中，将作为示例描述在更一般的水平地面上具有架台7的CT设备61-2。图5(a)是从X轴方向观察的CT61-2的主要部分侧视图。CT61-2包括：架台7、对其进行支撑的架台支撑部(未图示)、托架9-1、配置有便于在Z轴方向上移动的轮子15的移动台车11、机架5等。当不进行CT成像时，托架9-1可以缩回并固定在虚线所示的机架收纳部37中，从而可以在医疗车辆移动时保护机架5免受振动等影响。优选地，在机架5的内部设置有圆柱形的受检者保护部件51。此外，可以设置床台支撑部3S。这是为了在床台支撑部3S上导入并保持放置在简易床台上的受检者。机架5的内部设有后述的可旋转的旋转部(23)，其旋转中心轴1如图所示。另外还有图中未示出的操作/控制部和监视器部，在监视器上显示由图像绘制电路和软件等重建的断层图像等。成像时，只有机架5在Z轴方向移动，受检者静止在床台上。因此，在该结构中，不需要牢固且精密的受检者移动控制装置，从而使CT本身可以做得更小更轻。此外还具有即使提高机架的体轴(Z轴)方向的扫描速度也能避免受检者的身心负担和焦虑的效果。另外，作为用于在Z轴方向上移动机架5的移动装置，也可以为从托架9-1侧进行牵引的结构。
图5(b)是从Y轴方向观察的CT61-2的主要部分平面图。架台7的上部设有两条用于使机架5在架台7上移动的机架移动用轨道13。机架移动用轨道13和轮子15由金属等导电材料制成，从而能够向位于机架移动台车11内部的驱动电机(17)供电，或者能够与机架移动台车11之间收发控制信号等。如上所述，主机接口2-1是用于在机架中的旋转部23与架台7之间收发电信号或电力的电连接装置，设置在架台的上部，即设置在机架5的移动范围内的设定位置，例如设置在机架5的移动范围的端点处。通过去除床台支撑部3S便可以将机架3从架台7上拆下，因此机架5容易进行维护和更换，并且能够更换成配备具有不同成像特性的光源的机架，例如不同的光源能量(波长)的光源。
图5(c)是从Z轴方向观察的CT61-2的主要部分平面图。在机架5的内部，通过轴承(未图示)等安装有以旋转中心轴1为中心旋转的旋转部23。另外，在机架移动台车11内部的机架旋转部驱动马达19上安装有用于使旋转部23旋转的同步履带21。进一步地，由于具有旋转部接口2-2，当旋转部23静止时，旋转部23能够在面对主机接口2-1的位置电连接。另外，优选地，为了使得主机接口2-1与旋转部接口2-2停止在相面对的位置，可以使用霍尔元件等的位置传感器等(图中未示出)。另外，在机架移动台车11的内部设置有用于在Z轴方向上移动机架5的机架移动台车驱动电机17。如上所述，驱动用电源可以从机架移动用轨道13提供，但也可以在机架移动台车11中内置二次电池。如稍后将描述的，其结构可以是：主机接口位于托架9-1上，机架5在接近或连接到托架9-1的状态下电连接旋转部接口。
将参考图6(a)和6(b)描述托架侧的主机接口和机架中的旋转部接口之间的非接触供电及其电信号的收发。图6(a)显示机架5相对于上述静止状态的受检体在体轴方向上移动的方式的CT(63-2)，并且与医疗车辆200的情况相同，该结构在车辆左右两侧具有受检体窗部。此外，托架9-3和9-4设置在左右的受检体窗部20的附近。因此，一个机架可以电耦合到左右任意一个托架，但是在本实施例中，将描述提供两个机架5-1和5-2的情况。如图所示，车辆的左右侧面(55-3、55-5)设有受检体窗部20，安装有漏斗状的受检体保护部件53，与已经描述过的受检体保护部件51连续地组合。因此，受检体保护部件53在Z轴方向上贯穿托架9-3和9-4的内部。左右的托架9-3、9-4上具有非接触式主机接口10，机架5-1、5-2上具有非接触式旋转部接口12，结构为机架与旋转部彼此面对且靠近。如上所述，为了在停止在主机接口10与旋转部接口12相面对的位置，可以使用利用霍尔元件的位置传感器等。另外，通过使用具有两个机架5-1和5-2的CT，例如整形外科、心血管科、消化科等不同医学领域，以及不同光源能量(波长或管电压)的多图像诊断也变得容易。此外，除了X射线CT之外，另一个机架可以是PET机架或使用近红外光作为光源的机架。
图6(b)是用于说明与非接触式接口部(10和12)中的电磁感应型无线供电相关的电路结构的一例的框图。如图所示，主机接口侧(10)的电路结构通过将商用电源(10-2)转换为直流的AC/DC转换器(10-3)、输出高频方波的高频逆变器(10-4)、将其转换为正弦波的波形转换电路(10-5)、用于确保安全的隔离变压器(10-6)等连接到初级线圈L1(10-1)。另一方面，二次线圈L2(12-1)通过将高频返直流的整流平滑电路(12-4)、防止回流二极管((12-3)等连接到负载(12-2)，如：光源或二次电池充电电路等。另一方面，对于控制信号或图像数据的发送/接收，例如使用基于近场磁场耦合的无线通信方式(未示出)。此外，还可以使用近年来迅速普及的高速、大容量的通信方式(例如5G)传输高速、大容量的CT图像数据。这是因为数据传输速度可以提高到千兆(G)比特/秒或更多。另外，上述无线供电和无线通信可以使用相同的线圈或天线进行。
参照图7对CT的结构，特别是旋转部23的结构进行详细说明。图7A是用于说明机架5内的旋转部23的内部构造的从Z轴方向观察的主要部分平面图。在旋转部23的内部具有：光源如X射线发生部25、高压控制电路29、检测器阵列31、检测器外围电路33、图像存储器35、二次电池27和旋转部接口2-2。即，从X射线发生部25发射的X射线束26穿过放置在床台3上的受检者(未示出)，到达检测器阵列31。另外，可以提供用于在旋转部的旋转期间调节重量平衡的重量平衡调节部。优选地，使用诸如碳纳米管(CNT)的碳纳米材料作为场电子发射源的X射线发生器用于X射线发生器25。由于使用碳纳米材料作为冷阴极材料，因此不需要预热，与使用传统X射线管的情况相比，可以减小尺寸和功耗。即，可以缩小高压控制电路29的尺寸，可以缩小冷却风扇的尺寸，或者可以取消冷却风扇本身。另外，在本实施例中，对检测器阵列31内置于旋转部23的内部的结构进行了说明，但如后所述，检测器阵列31可以不在旋转部23内部，而是布置在围绕旋转部23的机架5的内周部分的整个圆周上(图8等)。
图7(b)是用于说明图7(a)中的旋转部23的内部，特别是检测器31及其外围电路33的电路框图。如图7(b)所示，图7(a)中的外围电路33包括检测器驱动控制电路41、信号放大/模数(AD)转换电路43、信号扫描/控制电路45和数字信号处理电路47、并串转换电路49等。如图所示，多个探测器单元30呈弧形，或者为了增加检测器阵列31中的切片数量，沿Z轴方向规则排列。检测器单元30可以使用例如小型电子倍增器检测器(例如由浜松光子公司制造的“微PMT元件”等)、利用雪崩效应(APD)的放大型检测器和光电倍增器型检测器等。此外，由于可以使用将模数(AD)转换电路片上化的CMOS型或CCD型检测器，从而实现高速且低噪声的信号读出。由于这些检测器单元具有高灵敏度或低噪声，因此它们不一定需要具有大量切片的大面积检测器单元，例如在玻璃基板上层压TFT的大面积检测器。因此减少X射线照射(曝光)量，或者通过短时间脉冲照射在Z轴方向上的高速扫描变得容易。此外，如后文所述，由于无需扩大X射线照射区域，因此无需增加X射线发生部所需的电压和电流值。此外，除了通过在Z轴方向上减薄旋转部23来减轻重量之外，特别是可以提高用作场电子发射源的碳纳米材料的稳定性和耐久性。
检测器阵列31输出的检测器信号由信号放大/AD转换电路43转换为数字数据(例如16位)，并通过信号扫描/控制电路45发送到数字信号处理电路47。添加了必要的图像处理。图像存储器35内置于旋转部23中，以直接记录从数字信号处理电路47发送的图像数据。由于可以通过总线38直接在图像存储器35中进行并行记录而无需并行串行转换，因此高速写入成为可能。尽管可以使用磁记录介质作为图像存储器35，但是从记录速度和可靠性的观点来看，诸如NAND闪存的半导体非易失性存储器是合适的。另一方面，当在成像结束之后并且在旋转部23的旋转和机架5的移动停止之后从图像存储器35中读取图像数据时，由于与成像时不同，不需要实时读取数据，由并行串行转换电路49将串行数据输出到主机接口2-2即可。串行化还具有减少主机接口2-2中终端数量的作用。在包括主机接口2-2和旋转部接口2-1的电连接装置中，旋转部23的旋转部接口2-1内部具有多个连接器6，其形状为凹形接收结构。另一方面，在机架7的上部主机接口2-2一侧有多个连接器4，其形状为凸形。通过将连接器4插入连接器6可以实现电气连接。这样，在旋转部23静止时记录和累积在旋转部23内部的图像数据从旋转部接口2-1读取到主机接口2-2，而不使用作为机械电接触的滑环。因此，可以消除使用滑环时的上述不利影响，并且旋转部23的高速旋转，例如每秒5转或更多的高速旋转变得容易。这样，通过使用高灵敏度、低噪声的检测器，通过减轻机架的重量，提高旋转部5的转速，可以使机架5沿体轴(Z轴)方向高速移动，从而可以在不增加切片数量的情况下，减少X射线曝光量。
图7(c)是用于说明旋转部23内部的X发生部25和光源驱动电路29的电路结构图。X发生部25由碳纳米材料电子束发生冷阴极25C和阳极靶25A构成。光源驱动电路29由升压电路29-1和高压控制电路29-2构成。优选地，光源驱动电路29是采用开关电源和功率半导体的无变压器紧凑、轻便、低功耗的高压电源部。作为二次电池27，例如可以使用锂离子电池。这样，可以通过光源驱动电路29对锂离子电池27的直流电压进行升压，向X发生部25施加定时控制的高压脉冲。当旋转部23静止时，通过电池剩余量检测电路和充电电路(未示出)，经由旋转部接口2-2和主机接口2-1对锂离子电池27进行充电。
图8(a)是从Z轴方向观察的用于根据本实施例的医疗车辆中使用的CT的平面图，尤其是用于说明机架中的结构。如上所述，将固定部24进行组合从而围绕旋转部23-2的外周。检测器(未示出)在整个圆周上布置在固定部分24的内圆周上。旋转部23-2中内置有X射线发生部25m、光源驱动电路(未示出)、二次电池等。由虚线表示的开口部28形成在旋转部23-2中，可以使从X射线发生部发射的X射线透射或通过。即，可以降低对X射线束26的强度和行进方向的影响。另外，开口部28不一定是必须去除所有部件的状态(仅空气)，可以留下由具有高X射线透射率的树脂制成的保护盖或者针对可见光的遮光膜等。图8(b)是从X轴或Y轴方向观察开口部28时的机架内部结构的剖视图。检测器单元30沿着固定部24的内周布置，已经穿过开口部28的X射线26到达检测器单元30。
图8(c)是从Z轴方向观察的放大图，用于说明与图8(a)中的虚线部A相关部分的结构。多个检测器单元30-1的长度方向沿着固定部24的环形部连续紧密排列，从而与Z轴平行，形成检测器阵列。图8(d)表示从X射线发生部25m观察开口部28时的俯视图。由于装设于固定部24的多个检测器单元30-1的像素阵列通过形成在旋转部23-2中的开口28而暴露于X射线光源25m，使X射线暴露于检测器单元30-1而不屏蔽所照射的X射线。
参考图9，下面将描述根据实施例的适用于医疗车辆中的CT的检测器单元30-1及其布置、组合等。在图9(a)中，将多个检测器单元30-1沿着上述固定部24的内圆周紧密排列以围绕旋转中心轴1。如图所示，检测器单元30-1包括上下左右排列有大量像素30-11的矩形受光区域中沿相对两边的垂直移位寄存器30-12和水平移位寄存器以及信号读出电路30-13等外围电路。即使在受光区域的末端，像素30-11也布置在剩余的两个相对边上。而且，多个检测器单元30-1接触的边界线为30-14，优选地，夹着该边界线的每个像素30-11的排列间距与在同一方向上不与边界线30-14接触的受光区域内部的像素30-11的排列间距相等。另外，如图所示，多个检测器单元30-1具有沿检测器单元30-1彼此不相邻的两边形成的上述外围电路。这是为了在旋转部的旋转方向上获得连续的像素信号。期望检测器单元30-1的元件尺寸大，但是借用例如在数码相机等中广泛使用的所谓的中幅尺寸(44mm×33mm)和全尺寸(36mm×24mm)，APS尺寸(23mm×15mm)等CMOS型图像传感器结构和制造方法，并进一步可根据本发明所述CT装置所需的规格进行设计。
在图9(b)中公开了，多个检测器单元30-2沿着上述固定部24的内圆周紧密排列以围绕旋转中心轴1，并沿旋转中心轴1的方向排列，并且，通过在旋转中心轴1的方向上进一步布置检测器单元30-2，成为扩大了体轴(Z轴)方向像素数的结构。由此，切片宽度可以扩展大约两倍。在该实施例中，与左右侧紧密接触的检测器单元30-2的边界线30-24在图中是重要的。期望具有夹着边界线30-24的每个像素30-21的排列间距等于在相同方向上不接触边界线30-24的其他像素30-21的排列间距。进一步地，如图所示，水平和垂直扫描电路和信号读出电路(30-22,30-23)的电路布局集成在检测器单元30-2的一侧，以便不干扰检测器单元30-2的三边上的每个像素30-11的排列间距。
图9(c)是用于更详细地说明图9(b)所示的检测器30-2的结构的截面图。检测器30-2是具有背照式结构的CMOS型固态图像传感器，并且在背面侧层叠有闪烁体层46。在这种CMOS型固态图像传感器中使用的硅衬底的厚度大约为5至10微米(μm)就足够了。这是因为入射的X射线在闪烁体层中被转换为可见光，然后通过像素30-21作为电信号被读出。在检测器单元30-2的前侧设置有布线层30-27、水平和垂直扫描电路、信号读出电路(30-22、30-23)和连接端子30-26。另外，在背面侧，在水平和垂直扫描电路和信号读出电路(30-22、30-23)的上方设置用于保护和减轻集成电路免受X射线损伤的屏蔽构件30-25。如果使用采用硅衬底的CMOS图像传感器，其优点是，衬底的厚度可以减小到10微米(μm)或更小，从而使检测器，即图像传感器本身相对于入射光方向弯曲，从而可以降低灵敏度对X射线入射角的依赖性。这种结构解决了以往难以将CMOS探测器用作CT的X射线探测器单元的上述问题，使CT中的低噪声、高灵敏度、高速成像成为可能，从而使因X射线等引起的辐射照射问题得到缓解。
将参考图10(a)至10(e)描述在医疗车辆中使用的CT的示例。从X轴方向观察的CT的侧视图如图10(a)所示。如上所述，CT63是在机架5静止的状态下床台3-1沿体轴方向移动的同时拍摄图像的CT。CT63包括：床台3-1、支撑并移动床台3-1的床台移动部(未图示)和具有环状空腔部的机架5。机架5内部设有可转动的转动部23，转动中心轴线1平行于Z轴，即体轴方向。固定部24经由球轴承等(未示出)围绕旋转部23结合。下面将描述由旋转部23和固定部24之间的虚线包围的部分B。另外还有图中未示出的操作/控制部和显示部(监视器)，并在监视器上显示由图像渲染电路、图像处理软件等重建的断层图像等。
图10(b)是从Z轴方向观察的CT63的平面图。在机架5的环状部的内侧，经由轴承安装有以旋转中心轴1为中心旋转的旋转部23。另外还安装有用于使旋转部23旋转的同步带21和旋转部驱动马达19。另外，可以使用直接驱动(DD)电机结构，其中以旋转部23为转子，以包围其的机架5的内圆周为定子。图10(c)是图1(a)的主要部分B的放大图，在旋转部23的侧面部形成有由金属电极构成的旋转部接口6-1。由于旋转部接口6-1位于面对例如由凸形连接端子4构成的主机接口的位置，因此当旋转部23处于静止时能够通过互相接触而电连接。另外，为了使凸状连接端子4与旋转部接口6-1停止在相对的位置，优选地可以使用利用霍尔元件等的位置传感器等(未图示)。或者，如果旋转部接口6-1在旋转部23的侧表面上的环形表面的整个圆周上形成为环形，则无论旋转部23的静止位置如何，电连接都是可能的。即使在旋转部23旋转时，也可以通过该环形的旋转部接口与固定部24之间收发低电压信号和低电流信号，例如控制信号和图像信号。或者，如上所述，向光源、例如X射线发生部等的电源供给由旋转部内的二次电池供电，因此不必使用作为机械接触部的滑环等。另外，连接端子4和旋转部接口6-1的布置不限于如图所示在Z轴方向上相互接触的情况，也可以为朝向朝向中心轴1(Y轴方向)的方向。
图10(d)和10(e)是用于说明根据实施例的CT63的机架部的从X方向和Z轴方向看到的截面图(d)和平面图(e)。图10(d)是从横向(X轴)方向观察的旋转部23的剖视图。X射线产生单元25m是内置在旋转部23内部的部件，由于靶部件的劣化和电子束发生部件的磨损等，需要根据使用频率进行更换。类似地，由于对所使用的半导体部件的辐射损坏或层压的X射线闪烁体材料的湿度依赖性，也可能需要更换检测器阵列31m。因此，在本实施例中，盒结构的X射线发生部25m和检测器阵列31m使得可以在Z轴方向上从旋转部23安装和拆卸。如图10(d)的左侧所示，在旋转部23上形成有空间25f和31f(均为虚线)，其中插入有盒结构的X射线发生部25m和检测器阵列31m。另外，盒结构不限于X射线发生器和检测器阵列，已经描述的半导体图像存储器35的记录容量增大，或者二次电池27也可以是盒结构。或者，将由盒结构构成的光源、检测器、图像存储器或二次电池进行单独存放的盒式存放部中，从与旋转部的中心轴所在的内侧朝向旋转部外周的法线方向，用于插入或拔去由盒结构构成的光源、检测器、图像存储器或二次电池的单独的开口部，CT在与中心轴平行的机架的内周央上具有该开口部(图的右侧)。采用这种结构，无需拆卸和维修机架盖，只需拆卸相应的单独开口部的盖子即可更换盒结构中个别有缺陷的部分，或者可以打开盖子进行更换和维修。由于CT可以轻松快速地恢复正常运行，因此可以最大限度地减少CT的停机时间。如上所述，由于主要部件采用盒结构，因此即使将医疗车辆送到偏远地区也能轻松应对故障，显着降低了日常维护的负担。。
图10(e)是根据本实施例的CT的旋转部23的另一变型从Z轴方向观察的平面图。在本实施例中，除了盒结构的二次电池27m之外，还具有第一X射线发生器25和第二X射线发生器25-2，以及位于通过中心轴1与他们面对的位置处的第一探测器阵列31和第二探测器阵列31-2。检测器阵列31和检测器阵列31-2可以布置在沿Z轴方向错开的位置，即，使他们偏移配置。此外，X射线发生部25和X射线发生部25-2既可以同时照射X射线，也可以相隔时间差进行照射。此外，可以将不同的管电压(波长)施加到X射线发生部25和X射线发生部25-2以执行多光谱分析。这样，尽管CT本体小型化、轻量化，但不同条件下的成像变得容易，实现更准确的检查、诊断等。
将参考图11描述适用于本实施例的医疗车辆的CT，特别是与机架内部的旋转部的结构有关的变形例。图11(a)是从Z轴方向观察机架5内部的旋转部23的俯视图，图11(b)和11(c)是用于说明(a)中的虚线部分39的两种类型结构的局部放大图。如图11(a)所示，旋转部23中内置有：X射线发生部25、盒结构的二次电池27m、光源驱动电路29、包含信号放大/模数(AD)转换电路和信号扫描/控制电路的检测器外围电路33、盒结构的半导体图像存储器35m、探测器驱动控制电路41、非接触式接口12、以及未图示的数字信号处理电路和并串转换电路等。如下所述，在旋转部23内部或机架内的固定部中内置有再生制动电路50，并且在旋转部23或固定部的周围配置有彼此面对的电磁感应线圈和永磁体。对电磁感应线圈中感应的电动势进行回收的是再生制动电路50。另外，在本发明中，为了方便起见，使用了“再生制动电路”这一术语，但如后所述，不限于将旋转部减速时的动能回收为电能的情形，对于通过主动使旋转部旋转从而将动能转换为电能来连续发电的情形也是有效的电路。
在图11(b)的结构(39-1)中，例如，永磁体(34-1)的N极和S极在固定部分侧以环形交替布置。另一方面，在旋转部侧，感应线圈(36-1)缠绕在铁芯(32-1)上，再生制动电路50设置在旋转部的内部。另一方面，在图11(c)的结构(39-2)中，永磁体(34-2)的N极和S极在旋转部侧以环形交替布置。另一方面，在固定部侧，由于感应线圈(36-2)缠绕在铁芯(32-2)上，从而使再生制动电路50设置在固定部的内部。如后所述，如果电能存储在旋转部23内部的二次电池或双层电容器中，则图11(b)的结构是优选的。在成像过程中的强制旋转运动完成后，感应线圈(36-1)中产生的旋转动能可以回收到旋转部中的二次电池或后述的双层电容器中，直到旋转停止。另一方面，图11(c)的结构是DD电机的结构，并不需要外部电机和同步带。另外，在图11(b)的结构中，在外部电机通过同步带强制旋转旋转部23的状态下，感应线圈(36-1)中产生电动势，从而能够向旋转部23内的光源供电两次，因此具有减少附加二次电池27的效果。另外，作为永久磁铁，例如可以使用钕磁铁。当成像操作完成后，不需要机架内部的旋转部的进行旋转运动，但如果能将旋转的机架的转动惯量转换为电能而不使其机械停止，则可以获得节能效果。在本实施例中，再生制动电路50起到了该作用。在CT中，旋转(成像模式)和停止(待机模式)频繁重复，因此回收旋转部的旋转能量的效果显著，特别是通过增加旋转部的旋转速度进行高速扫描时，能够进一步增强其效果。
下面将参照图11(d)描述再生制动器50。具有这种结构的CT在旋转部23开始旋转后开始成像操作，在成像结束之后，旋转部23的旋转减慢并停止旋转运动。如上所述，由于在一次成像操作中在短时间内重复旋转开始和旋转停止，因此有效地利用旋转部23的旋转动能减少了二次电池的消耗并节省了能量。图11(d)是用于说明设置在旋转部23内部的再生制动器50的电路结构图。双向DC-DC转换器42的一端连接到二次电池27。此外，它经由DC-AC转换器48D连接到光源驱动电路29、感应线圈36等。另一方面，感应线圈36经由AC-DC转换器48A连接到电容器44，优选地为双层电容器，并且进一步连接到双向DC-DC转换器42。旋转部23的旋转动能被转换成感应线圈36中产生的反电动势，对双层电容器44充电。此外，二次电池27可以在经由双向DC-DC转换器42转换为预定电压之后进行充电。另外，如上所述，在CT成像时通过同步带由外部电机强制旋转旋转部23的状态下，在感应线圈(36-1)中产生电动势，从而可以将其用于驱动旋转部中的光源驱动电路29等。此外，即使在CT成像期间以外的CT成像停止时，该结构也是有益的。即，可以通过外部马达经由同步带强制旋转旋转部23来对内置于旋转部23内部的二次电池进行充电。在这种情况下，由于不涉及CT成像，因此可以任意设置非CT成像期间的旋转部的转速n2。优选地，当CT成像时的旋转部的旋转速度为n1时，旋转速度n2从旋转速度n1增加(n2>n1)以对二次电池进行高速充电。即，如图11(d)所示，由感应线圈36产生电力，通过AC-DC转换器48A对电容器44进行充电，进而通过双向DC-DC转换器42对二次电池27进行充电。由此，不需要通过滑环进行供电，从面提高了CT的可靠性，减少了维护负荷，特别适合作为医用车辆CT的结构和驱动方式。
以下描述使用本实施例中的再生制动器时的驱动方法。在旋转部23开始旋转后，开始移动床台或机架。接着，开始通过X射线照射的成像。从检测器阵列获得的数字数据实时记录在图像存储器中。如上所述，数字数据可以作为并行数据记录在图像存储器中而无需并行串行转换。成像完成后，旋转部23的旋转动能在感应线圈中产生反电动势并回收为电能，在给电容器或二次电池充电的同时旋转运动减慢。最后，机架停在预定位置，通过主机接口从旋转部接口读取图像存储器中记录的数据，经操作/控制部进行图像重建处理后，将拍摄信息显示在显示屏上。此外，对二次电池进行并行充电，完成一系列时序后进入待机状态。
一般情况下，电容器的能量回收效率在90％以上，高于二次电池充电时的能量回收效率约60％。尤其适用于如本实施方式那样使旋转部23减速(回收)又立即使旋转部23旋转(放电)的情形。另外，双向DC-DC转换器42可以使用组合降压斩波电路和升压斩波电路的电路方式，或者可以使用DSP(数字信号处理器)和AD转换器的PWM(脉宽调制)方法。另外，在这种配置的情况下，当旋转部23内部的二次电池27用作电源以产生交流电压并施加到电磁感应线圈36-1以旋转旋转部23时，可以使用以旋转部23为转子，以机架5的固定部侧为定子的直接驱动(DD)马达。
图12示出了机架中旋转部分的结构和驱动方法的示例，其适用于医疗车辆中使用的CT。图12(a)是从Z轴方向观察的机架5的平面图，图12(b)是用于说明(a)中的虚线部39R的结构的局部放大图。在本实施例中，旋转部23由两部分(23-1和23-2)组成，一方的旋转部(图中为23-1)上装有同步带21，另一方(图中的23-2)通过棘轮结构与旋转部(23-1)机械性联动。即，如图12(b)所示，在旋转部23-1的周围装设有可动爪40，当旋转部23-1顺时针旋转时，扭矩可以通过被卡在旋转部23-2的内圆周上的凹槽中来传递。另一方面，当旋转部23-1停止减速或逆时针旋转时，爪部40越过旋转部23-2的内周上的凹槽而不能传递扭矩只能空转。另外，除了此处所示的爪座棘轮结构之外，还可以适当地选择例如球棘轮结构等优选结构。
图12(c)是用于说明使用图12(a)和12(b)所示的棘轮结构驱动具有机架的CT的方法的流程图。下面将描述各个步骤(SA1到SA10)。如图所示，旋转部23-1开始向旋转部23-2施加扭矩的方向旋转，然后或同时开始移动床台或机架(SA1)。接着，开始通过X射线照射的成像(SA2)。从检测器阵列获得的数字数据实时无线传输到外部或记录在内置于旋转部23-2的图像存储器中(SA3)。在成像结束(SA4)之后，当旋转部23-1的旋转扭矩减小或停止(SA5)时，旋转部23-2从与旋转部23-1的机械耦合中释放并空转。由于参照图11描述的再生制动电路50内置在旋转部23-2(未示出)中，如参照图11所述，旋转动能在感应线圈中产生反电动势并将其回收为电能，在对电容器或二次电池充电的同时，旋转部23-2的旋转运动被减速然后停止(SA6和SA7)。最后，机架停在预定位置(SA8)，通过主机接口从旋转部接口读取图像存储器中记录的数据(SA9)，并在图中未示出的操作/控制部中重建图像，处理后，成像信息显示在监视器上。此外，并行地对二次电池进行充电(SA9)，完成一系列时序后进入待机状态(SA10)。采用这种结构，成像完成后的旋转动能不会通过同步带21转换为旋转部驱动电机19的旋转运动，因此再生制动电路50能够将旋转部23-2的旋转动能有效地回收为电能。
图13(a)是以车辆驱动马达77、CT等为中心，用于说明本实施方式的医疗用车辆500的电源结构的主要部分框图。医疗车辆500包括储氢罐75，并将使用氢气的燃料电池73中产生的电能供应给车辆驱动电机77。此外，它具有车辆再生制动电路79，其回收与医疗车辆500的移动车辆制动(即，减速)相关联的再生能量。CT的主电源通过架台7从燃料电池73供给。此外，例如，在医疗车辆500移动时，可以通过架台7从车辆再生制动电路79对机架5内的二次电池进行充电。另外，通过太阳能电池板71可以利用太阳能对车辆内部的锂离子电池74等进行充电。燃料电池73仅消耗氢气(H2)和空气(Air)，并且仅排放水(H2O)。因此，不存在害废气、噪音、振动等问题，可以在不伤害受检者、医务人员等的情况下，继续进行体检等医疗活动。
在关于医疗车辆的上述实施例中，已经描述了用于执行检查或医疗行为的部分和用于驱动车辆的部分被集成的结构，但是如图5(b)所示，车辆用于进行检查或医疗。当然，也可以是由其他行驶的移动车辆510A牵引检查用或医疗用车辆510B的结构。在这种情况下，检查用或医疗用车辆510B可以使用从可移动车辆510A供电的方式，或者在车辆510B中内置诸如燃料电池等电源部的结构。通过这种结构，可驾驶车辆510A在到达目的地后，可以将检查用或医疗用车辆510B分开，牵引检查用或医疗用车辆前往另一目的地。
医疗车500通过前往偏远地区、受地震、台风等影响的地区、发展中国家以及其他不能期望供电和加油的地方来方便检查、医疗活动等。在这样的环境下，人们往往期望将医疗车辆500移动到室外帐篷或避难中心等建筑物内，进行24小时的检查和医疗活动。这是因为燃料电池73的能量效率高，并且备用的储氢罐使得医疗活动能够长时间持续。此外，图13(c)是示出医疗车辆500的操作和CT的操作过程的示例的流程图。下面将描述各个步骤(SB1到SB7)。如图所示，在医疗车500开始行驶后，在目的地使用CT等医疗设备之前，燃料电池主要为车辆驱动电机供电，不需要为CT等医疗设备供电(SB1)。此外，如图13(a)中所述，由于车辆具有回收伴随医疗车辆500减速的再生能量的车辆再生制动电路，所以在医疗车辆500移动时使用车辆再生制动电路,能够对CT内部的二次电池进行充电(SB2)。在医疗车辆500停在目的地后(SB3)，燃料电池主要向CT等医疗设备供电，不需要向车辆驱动电机供电(SB4)。医疗活动完成后(SB5)，医疗车辆500开始移动后(SB6)，直到医疗车500停止(SB7)，CT内置的二次电池可以通过车辆再生制动电路进行充电(SB2)。
产业上的可利用性
移动医院是通过车辆稳定的供电方式实现的，同时最大限度地减少CT的行程。由于医疗活动可以灵活展开，因此有利于推动实现“智慧城市”。同时，如果医院等被暴雨或海啸淹没，可以通过疏散到没有洪水风险的地方来防止损坏昂贵的医疗设备、诊断设备等。与近年来发展起来的AI(人工智能)和高速通信方式相结合，在不忽视人体可能发生的各种异常的情况下，即使在偏远地区，也能从广泛的角度为人们的健康做出贡献。通过使用本发明的医疗车辆，结合5G等高速通信方式和AI影像诊断，即使在偏远地区和灾区，也可以实现一站式医疗服务，同时，对减轻医务人员的身心负担，或降低感染病毒等风险极为有效。

Claims (14)

1.一种具有CT的医疗车辆，其中，在该医疗车辆的左侧面、右侧面或后侧面上设置有用于向该CT的机架的内周中引入或搬出受检者或才引入或搬出放置受检者的床台的窗部，具有在贯穿该机架的内周部并面向该窗部的管状的受检者保护部的端部处相对于该医疗车辆的内部隔绝外部空气的封闭形状。
2.一种具有CT的医疗车辆，其中，在该医疗车辆的左侧面、右侧面或后侧面上设置有用于向该CT的机架的内周中引入或搬出受检者或才引入或搬出放置受检者的床台的窗部，贯穿该机架的内周部的管状的受检者保护部从该左侧面的窗部至该右侧面的窗部连续地形成。
3.根据权利要求1或2所述的医疗车辆，其中，所述窗部中从所述受检者保护部的体轴方向观察的形状为圆形，所述窗部的该圆形的直径大于所述机架的内周部中的所述受检者保护部的直径。
4.根据权利要求1或2所述的医疗车辆，其中，所述窗部的开口面积大于所述机架的内周部中的受检者保护部的开口面积，并具有朝向所述机架所在方向并具有深度的空间部。
5.根据权利要求1或2所述的医疗车辆，其中，由所述机架在沿着体轴线方向移动的同时对受检者进行检查的CT设备构成。
6.根据权利要求1或2所述的医疗车辆，其中，所述机架装设于所述窗部附近。
7.根据权利要求1或2所述的医疗车辆，其中，在所述机架的内部的旋转部中内置有：光源，光源驱动控制电路、隔着该旋转部的旋转中心轴与该光源相对的位置的检测器、驱动该检测器并处理该检测器的输出信号的检测器控制信号处理电路、以及对其进行驱动的二次电池。
8.根据权利要求1或2所述的医疗车辆，其中，在所述机架内部的旋转部中内置有光源、光源驱动控制电路和用于驱动其的二次电池，在包围该旋转部并与该旋转部同心圆的环形固定部的内周的整个圆周上安装有多个检测器，该旋转部具有开口部，隔着该旋转部的旋转中心轴与该光源相对，使从该光源发出的光通过并照射于该检测器的光接收表面上。
9.根据权利要求1或2所述的医疗车辆，其中，沿着所述机架的内部的旋转部的外周部设置有多个感应线圈，并沿着包围该旋转部周围的机架的圆周部的内周设置有N极与S极交替排列的永磁体，通过该感应线圈将该旋转部的旋转动能转换为电能的再生制动电路设置在该旋转部中。
10.根据权利要求9所述的医疗车辆，其中，所述机架内部的旋转部由具有同一旋转中心的两个部分构成，一方的旋转部上装设有同步带，另一方的旋转部由与一方的旋转部机械联动的棘轮结构构成。
11.根据权利要求7或8所述的医疗车辆，其中，所述光源为X射线光源，该X射线光源中的电子束发生部由碳纳米结构体构成。
12.根据权利要求7所述的医疗车辆，其中，所述旋转部中的二次电池、光源和检测器中的任一个具有盒结构。
13.根据权利要求1或2所述的医疗车辆，其中，用于驱动所述CT的电源为以氢为原料的燃料电池。
14.根据权利要求13所述的医疗车辆，其中，所述燃料电池是用于电动驱动所述医疗车辆的电源。
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