CN117243626A - 一种x射线管和ct设备 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供了一种X射线管和CT设备，X射线管用于CT设备，X射线管包括管壳和多个散热件，各所述散热件间隔设置在所述管壳的外侧且凸出于所述管壳的外表面，相邻两所述散热件的间隔处形成沿所述管壳周向延伸的散热通道，所述X射线管通过转动以形成沿所述散热通道延伸的气流路径。本申请实施例的X射线管散热效果好。
Description
技术领域
本申请涉及医疗器械技术领域，特别涉及一种X射线管和CT设备。
背景技术
CT（Computed Tomography，计算机断层成像）设备在临床使用过程中，旋转支架会以不同速度开始旋转，从而带动腔室里的气流流动。
相关技术中，X射线管的外表面轮廓通常为圆弧形，腔室中的气流在流经X射线管的外表面时，受到的阻力较小，X射线管和气流之间的热交换效率低，使得X射线管内的温度只能经过换热器进行热交换才能降低，散热效果差。
发明内容
有鉴于此，本申请实施例的主要目的在于提供一种散热效果好的X射线管和CT设备。
为达到上述目的，本申请实施例的技术方案是这样实现的：
本申请实施例的第一方面提供了一种X射线管，用于CT设备，X射线管包括：
管壳；
多个散热件，各所述散热件间隔设置在所述管壳的外侧且凸出于所述管壳的外表面，相邻两所述散热件的间隔处形成沿所述管壳周向延伸的散热通道，所述X射线管通过转动以形成沿所述散热通道延伸的气流路径。
一种实施方式中，所述散热件靠近所述散热通道的一侧的部分区域凸出，以形成延伸至所述散热通道内的传热部。
一种实施方式中，所述散热件具有多个所述传热部，各所述传热部沿所述气流路径的延伸方向间隔设置。
一种实施方式中，所述传热部具有迎风面和背风面，沿所述气流路径的延伸方向，所述背风面位于所述迎风面的下游，所述迎风面为导流面。
一种实施方式中，所述散热件包括散热主体，以及设置在所述散热主体靠近所述散热通道的一侧的所述传热部，所述导流面与所述散热主体的外表面之间的夹角不小于120°且不大于150°；和/或，所述导流面为弧面。
一种实施方式中，所述散热件包括散热主体，以及设置在所述散热主体靠近所述散热通道的一侧的所述传热部，所述背风面与所述散热主体的外表面的夹角大于0°且小于90°；和/或，所述背风面为弧面。
一种实施方式中，所述X射线管还包括导热层，所述管壳的外表面的至少部分区域设置有所述导热层。
一种实施方式中，所述导热层的材质为石墨烯复合材料；和/或，所述导热层的厚度不小于1mm且不大于5mm。
一种实施方式中，所述X射线管还包括感温层，所述导热层的外表面的至少部分区域设置有所述感温层。
本申请实施例的第二方面提供了一种CT设备，包括旋转支架以及上述任意所述的X射线管，所述旋转支架与所述X射线管连接，以带动所述X射线管转动。
一种实施方式中，所述CT设备还包括具有观察窗口的外壳，所述X射线管位于所述外壳内，所述X射线管还包括设置在所述管壳外侧的感温层，当所述CT设备处于停止工作的初始状态，所述感温层至少部分区域通过所述观察窗口暴露于外部视野中。
一种实施方式中，所述CT设备包括金属油管和换热器，所述换热器与所述X射线管通过所述金属油管连通以形成循环换热油路。
本申请实施例提供了一种X射线管和CT设备，X射线管包括管壳和多个散热件。各散热件间隔设置在管壳的外侧且凸出于管壳的外表面，相邻两散热件的间隔处形成沿管壳周向延伸的散热通道，X射线管通过转动以形成沿散热通道延伸的气流路径。由此，通过设置多个散热件，一方面能够使得X射线管的外表面的风阻增大，在X射线管转动过程中，沿气流路径流动的气流能够与X射线管充分接触以进行热交换，从而能够提高X射线管的换热效率。另一方面，散热件的设置能够增加X射线管的外表面积，以便于气流与X射线管进行热交换，并沿散热通道将X射线管的热量导出，因而能够使得X射线管具有较好的散热效果。
附图说明
图1为本申请一实施例的CT设备的结构示意图；
图2为图1中CT设备的X射线管的结构示意图，图中示出了金属油管和换热器；
图3为图2中散热件的结构示意图，图中示出了两个间隔设置的散热件，图中位于散热通道内的直线箭头代表沿气流路径流动的气流方向；
图4为图2中管壳与感温层的爆炸图。
附图标记说明
10、X射线管；10a、散热通道；11、管壳；12、散热件；121、传热部；121a、迎风面；121b、背风面；122、散热主体；13、感温层；20、外壳；21、观察窗口；30、金属油管；40、换热器。
具体实施方式
在本申请中，“延伸方向”方位或位置关系为基于附图3所示的方位或位置关系。需要理解的是，这些方位术语仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
本申请一实施例提供了一种X射线管10，请参阅图1和图2，X射线管10用于CT设备，X射线管10包括管壳11和多个散热件12，各散热件12间隔设置在管壳11的外侧且凸出于管壳11的外表面，相邻两散热件12的间隔处形成沿管壳11周向延伸的散热通道10a，X射线管10通过转动以形成沿散热通道10a延伸的气流路径。
X射线管10用于产生X射线，利用X射线的穿透、电离等作用应用在医疗、工业等领域中，本申请实施例中，以X射线管10应用于医疗领域的CT设备为例进行描述。
本申请另一实施例提供了一种CT设备，请参阅图1，包括旋转支架以及本申请任意实施例所述的X射线管10，旋转支架与X射线管10连接，以带动X射线管10转动。
CT（Computed Tomography，计算机断层成像）设备，在医学上，用于诊断脊柱和头部损伤、颅内肿病、脑中血凝块以及肌体软组织损伤、肠胃疾病、腰部和盆骨恶性病变等。CT设备工作时，旋转支架带动X射线管10转动，X射线管10产生X射线射向人体或者动物体组织，一部分X射线被人体或者动物体组织吸收，另一部分X射线穿过人体被CT设备的检测器接收，产生射线信号，因人体或者动物体组织的疏密程度不同，X射线的穿透能力不同，检测器能够接收到不同的射线信号并转换为数字信息至计算机进行处理，以显示出图像，从而对人体或者动物体病灶进行诊断治疗。
具体地，散热件12和管壳11可以是一体成型的，由此，可以便于加工制造，示例性地，管壳11的部分区域凸出以形成散热件12。
散热件12也可以是单独制造成型，再加工至管壳11上的。
散热件12的具体数量和设置方式可以根据实际情况确定。各散热件12中至少部分散热件12沿管壳11的轴向间隔设置，且沿管壳11的外表面的周向延伸。当然还可以有部分散热件12沿管壳11的外表面的周向间隔设置。
需要说明的是，请参阅图2和图3，相邻两散热件12的间隔处形成散热通道10a，其中，相邻两散热件12指的是沿管壳11的轴向相邻的散热件12，而非沿周向间隔。由此，可以使得散热通道10a沿管壳11的外表面周向延伸。
X射线管10在旋转支架的带动下转动，由此，X射线管10在转动过程中，会形成沿X射线管10的外表面周向流动的气流。同时由于散热件12之间形成有散热通道10a，由此，气流会沿散热通道10a的延伸方向流动，从而形成气流路径。
散热通道10a的设置数量不限，如管壳11的外表面形成有多条散热通道10a。
本申请实施例的X射线管10包括管壳11和多个散热件12。各散热件12间隔设置在管壳11的外侧且凸出于管壳11的外表面，相邻两散热件12的间隔处形成沿管壳11周向延伸的散热通道10a，X射线管10通过转动以形成沿散热通道10a延伸的气流路径。由此，通过设置多个散热件12，一方面能够使得X射线管10的外表面的风阻增大，在X射线管10转动过程中，沿气流路径流动的气流能够与X射线管10充分接触以进行热交换，从而能够提高X射线管10的换热效率。另一方面，散热件12的设置能够增加X射线管10的外表面积，以便于气流与X射线管10进行热交换，并沿散热通道10a将X射线管10的热量导出，因而能够使得X射线管10具有较好的散热效果。
一实施例中，请参阅图3，散热件12靠近散热通道10a的一侧的部分区域凸出，以形成延伸至散热通道10a内的传热部121。由此，可以进一步增加X射线管10的外表面的风阻，并使得散热件12与气流的接触面积进一步增大，从而可以提高X射线管10的散热效果。
根据实际情况，散热件12可以仅设置一个传热部121，也可以设置多个传热部121。
例如，请参阅图3，散热件12具有多个传热部121，各传热部121沿气流路径的延伸方向间隔设置。由此，通过间隔设置多个传热部121，可以在确保X射线管10具有较好的散热效果的同时，便于气流沿散热通道10a流动，以将热量导出。
需要说明的是，当散热件12沿X射线管10的轴向方向上的相对两侧均设置有散热通道10a时，散热件12的沿轴向方向的相对两侧均设置有多个间隔设置的传热部121。
一实施例中，请参阅图3，传热部121具有迎风面121a和背风面121b，沿气流路径的延伸方向，背风面121b位于迎风面121a的下游，迎风面121a为导流面。由此，通过迎风面121a形成导流面，可以便于气流路径上的气流沿散热通道10a流动，以将X射线管10的热量导出。
具体地，传热部121的迎风面121a指的是传热部121面对着气流路径上的气流的方向的一面，其朝向与气流流向相反，传热部121的背风面121b则与迎风面121a相反，即传热部121避风的一侧面，其朝向与气流流向相同。实际上背风面121b位于迎风面121a的下游，即气流路径上的气流先流经迎风面121a，后流至传热部121的背风面121b一侧。
导流面指的是能够引导气流流动的面，将传热部121的迎风面121a设置为导流面，能够便于气流沿迎风面121a流动，以将散热通道10a内的热量快速导出。
需要说明的是，散热件12的迎风面121a的具体形状和设置方式不限。
示例性地，请参阅图3，散热件12包括散热主体122，以及设置在散热主体122靠近散热通道10a的一侧的传热部121，导流面与散热主体122的外表面之间的夹角（即图3中角度α）不小于120°且不大于150°。由此，能够在确保导流面与沿气流路径流动的气流充分接触的同时，便于气流沿散热通道10a流动，以将散热通道10a内的热量快速导出，从而能够提高散热效果。如角度α为120°、130°或150°。
具体地，导流面与散热主体122的外表面之间是倾斜设置而不是垂直设置的，并且从导流面靠近散热主体122的一端至伸入散热通道10a内的一端，导流面是朝气流流动方向一侧倾斜的。
需要说明的是，导流面的倾斜程度不宜过小，过小会不利于气流沿散热通道10a流动，不便于气流将散热通道10a内的热量导出。当然导流面的倾斜程度也不宜过大，过大会导致传热部121对气流的阻力过小，而导致传热部121与气流之间的接触不充分，从而对两者之间的热交换造成影响，进而影响X射线管10的散热效果。
由此，将导流面与散热主体122的外表面之间的夹角设置在不小于120°且不大于150°的区间范围内，能够使得X射线管10具有较好的散热效果。
需要说明的是，散热件12包括散热主体122和传热部121，其中，散热主体122和传热部121可以是一体成型结构，也可以是分别加工制造而成。
此外，根据实际情况，导流面可以为弧面，当然导流面也可以为倾斜平面。
散热件12的背风面121b的具体形状和设置方式不限。
示例性地，请参阅图3，散热件12包括散热主体122，以及设置在散热主体122靠近散热通道10a的一侧的传热部121，背风面121b与散热主体122的外表面的夹角（即图3中角度β）大于0°且小于90°。如角度β为45°。
具体地，将传热部121的背风面121b一侧形成锐角，能够在增大散热件12的表面积的同时，尽可能地避免传热部121占用过多散热通道10a内的空间，从而能够提高散热效果。
此外，背风面121b可以为弧面，当然背风面121b也可以为倾斜平面。
一实施例中，X射线管10还包括导热层，管壳11的外表面的至少部分区域设置有导热层。
具体地，通过在管壳11的外表面设置导热层，能够增加管壳11的热交换能力，从而提高X射线管10的散热效果。
需要说明的是，导热层的具体材料类型不限。
例如，导热层的材质为石墨烯复合材料。其中，石墨烯复合材料为将石墨烯和其他材料复合形成的材料。由于石墨烯（Graphene）是一种以碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的材料，它具备高导热性（导热系数为5300W/（m·K））、高强度、高透光性等优势。因此选用了导热系数更高的石墨烯复合材料作为导热层，取缔相关技术中A356铝合金外层（导热系数为223W/（m·K）），大大提升了管壳11表面导热能力。
具体地，如石墨烯复合材料可以为石墨烯金属基复合材料，即通过石墨烯与金属基形成的复合材料，其导热系数是常规金属的几十倍，如铝基-石墨烯复合材料、铜基-石墨烯复合材料等。
可以理解的是，导热层的厚度不宜过大，以避免造成材料浪费，增加了制造成本，导热层的厚度也不宜过小，以避免对管壳11表面的导热能力造成影响。例如，导热层的厚度不小于1mm且不大于5mm，优选地为1mm、3mm或5mm。
一实施例中，请参阅图4，X射线管10还包括感温层13，导热层的外表面的至少部分区域设置有感温层13。
具体地，感温层13为将感温变色材料设置在导热层外侧的材料层。随着管壳11表面温度的升高，根据温度的不同，感温层13将呈现出不同颜色，以警示操作者不要随意触摸管壳11，同时可以提示操作者不要长时间在让X射线管10处于高温工作状态，能够有效降低X射线管10超温事件的发生，可以延长产品的使用寿命，并且有效提升其使用效果。
其中，感温层13所采用的具体材料类型不限，其能够满足随管壳11表面随温度的升高而呈现出不同颜色。如感温变色油墨、感温变色油漆等。
当然，感温层13应位于X射线管10的最外层，以便于操作者观察。因而根据实际情况，感温层13可以全部设置在导热层的外表面。而当管壳11外侧至少部分区域未设置导热层时，感温层13也可以至少部分区域设置在管壳11的外表面。
一具体实施例中，请参阅图1，CT设备还包括具有观察窗口21的外壳20，X射线管10位于外壳20内，X射线管10还包括设置在管壳11外侧的感温层13，当CT设备处于停止工作的初始状态，感温层13至少部分区域通过观察窗口21暴露于外部视野中。由此，可以便于操作者通过观察窗口21直接观察到X射线管10的温度状况。
具体地，感温层13可以与观察窗口21相配合，在CT设备的外壳20的适当位置设置观察窗口21。且当CT设备处于停止工作的初始状态，即CT设备未工作时，管壳11外侧设置的感温层13正好位于与观察窗口21相对应的位置，即能够通过观察窗口21直接看到感温层13的颜色变化情况，由此可以便于操作者对X射线管10的温度进行准确判断。一方面能够有效提醒操作者有序控制对患者扫描的密度，另外一方面，在CT设备运行过程中，X射线管10的温度会逐渐升高，通常可以接近80摄氏度，因而可以减少操作者触摸管壳11造成的烫伤风险。可以避免由于CT设备内部风扇及温度传感器失效时，无法第一时间判断出，而导致产品出现不可逆的损害的问题（如因过热导致X射线管10漏气、轴承卡死等）。
一实施例中，请参阅图2，CT设备包括金属油管30和换热器40，换热器40与X射线管10通过金属油管30连通以形成循环换热油路。由此，可以通过采用金属油管30，以进一步提高CT设备的散热效果。
其中，X射线管10除了通过散热件12散热之外，还通过与换热器40换热进行散热。具体地，X射线管10将热量传导至循环换热油路中的换热油中，一方面，换热油沿金属油管30流动至换热器40处进行冷却降温，再循环流动至X射线管10处吸收热量，从而达到换热降温的目的。另一方面，换热油在沿金属油管30流动的过程中，由于金属油管30自身传热能力好，因而也可以直接将换热油中的热量传递至外界环境中进行散热，从而能够进一步提高CT设备的散热效果，且抗老化能力强，能够避免相关技术中采用橡胶油管存在的散热效果差且抗老化能力弱等问题。
需要说明的是，金属油管30的具体材质不限，如金属油管30为铜管，其导热系数为401W/（m·K）左右。
在本申请的描述中，参考术语“一实施例中”、“在一些实施例中”、“一具体实施例中”、或“示例性”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请实施例的至少一个实施例或示例中。在本申请中，对上述术语的示意性表述不是必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本申请中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本申请的保护范围之内。
Claims (12)
1.一种X射线管，用于CT设备，其特征在于，X射线管包括：
管壳；
多个散热件，各所述散热件间隔设置在所述管壳的外侧且凸出于所述管壳的外表面，相邻两所述散热件的间隔处形成沿所述管壳周向延伸的散热通道，所述X射线管通过转动以形成沿所述散热通道延伸的气流路径。
2.根据权利要求1所述的X射线管，其特征在于，所述散热件靠近所述散热通道的一侧的部分区域凸出，以形成延伸至所述散热通道内的传热部。
3.根据权利要求2所述的X射线管，其特征在于，所述散热件具有多个所述传热部，各所述传热部沿所述气流路径的延伸方向间隔设置。
4.根据权利要求2所述的X射线管，其特征在于，所述传热部具有迎风面和背风面，沿所述气流路径的延伸方向，所述背风面位于所述迎风面的下游，所述迎风面为导流面。
5.根据权利要求4所述的X射线管，其特征在于，所述散热件包括散热主体，以及设置在所述散热主体靠近所述散热通道的一侧的所述传热部，所述导流面与所述散热主体的外表面之间的夹角不小于120°且不大于150°；和/或，所述导流面为弧面。
6.根据权利要求4所述的X射线管，其特征在于，所述散热件包括散热主体，以及设置在所述散热主体靠近所述散热通道的一侧的所述传热部，所述背风面与所述散热主体的外表面的夹角大于0°且小于90°；和/或，所述背风面为弧面。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的X射线管，其特征在于，所述X射线管还包括导热层，所述管壳的外表面的至少部分区域设置有所述导热层。
8.根据权利要求7所述的X射线管，其特征在于，所述导热层的材质为石墨烯复合材料；和/或，所述导热层的厚度不小于1mm且不大于5mm。
9.根据权利要求7所述的X射线管，其特征在于，所述X射线管还包括感温层，所述导热层的外表面的至少部分区域设置有所述感温层。
10.一种CT设备，其特征在于，包括旋转支架以及权利要求1-8任意一项所述的X射线管，所述旋转支架与所述X射线管连接，以带动所述X射线管转动。
11.根据权利要求10所述的CT设备，其特征在于，所述CT设备还包括具有观察窗口的外壳，所述X射线管位于所述外壳内，所述X射线管还包括设置在所述管壳外侧的感温层，当所述CT设备处于停止工作的初始状态，所述感温层至少部分区域通过所述观察窗口暴露于外部视野中。
12.根据权利要求10所述的CT设备，其特征在于，所述CT设备包括金属油管和换热器，所述换热器与所述X射线管通过所述金属油管连通以形成循环换热油路。
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