DE102017208955A1

DE102017208955A1 - Detektorvorrichtung aufweisend einen Kühlluftpfad zum Kühlen eines Röntgendetektors

Info

Publication number: DE102017208955A1
Application number: DE102017208955.5A
Authority: DE
Inventors: Thorsten ERGLER; Jan Wrege
Original assignee: Siemens Healthcare GmbH
Current assignee: Siemens Healthineers Ag De
Priority date: 2017-05-29
Filing date: 2017-05-29
Publication date: 2018-11-29
Also published as: US20180338736A1; CN109009180B; US10765389B2; CN109009180A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Detektorvorrichtung (5) aufweisend einen Kühlluftpfad (4) zum Kühlen eines Röntgendetektors (1). Die Detektorvorrichtung (5) weist ferner einen den Röntgendetektor (1) umgebenden Detektorinnenraum (3) auf, wobei der Kühlluftpfad (4) durch zumindest einen Teilbereich des Detektorinnenraums (3) verläuft. Die Detektorvorrichtung (5) weist eine entlang des Kühlluftpfads (4) angeordnete Druckbegrenzungseinheit (7) mit einer Begrenzungseinrichtung (6) auf, wobei die Begrenzungseinrichtung (6) dazu ausgelegt ist, basierend auf einem einströmenden Kühlluftstrom einen begrenzten Volumenstrom entlang des Kühlluftpfads (4) am Röntgendetektor (1) entlang zu führen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Detektorvorrichtung aufweisend einen Kühlluftpfad zum Kühlen eines Röntgendetektors und ein medizinisches Gerät dazu.
In der Röntgenbildgebung, beispielsweise in der Computertomographie, der Angiographie oder der Radiographie, können zählende direkt-konvertierende Röntgendetektoren oder integrierende indirekt-konvertierende Röntgendetektoren verwendet werden.
Die Röntgenstrahlung oder die Photonen können in indirekt-konvertierenden Röntgendetektoren durch ein geeignetes Konvertermaterial in Licht und mittels Photodioden in elektrische Pulse umgewandelt werden. Als Konvertermaterial werden häufig Szintillatoren, beispielsweise GOS (Gd2O2S), CsJ, YGO oder LuTAG, eingesetzt. Szintillatoren werden insbesondere in der medizinischen Röntgenbildgebung im Energiebereich bis 1MeV eingesetzt. Üblicherweise werden sogenannte indirekt-konvertierende Röntgendetektoren, sogenannte Szintillatordetektoren, verwendet, bei denen die Konvertierung der Röntgen- oder Gammastrahlen in elektrische Signale in zwei Stufen erfolgt. In einer ersten Stufe werden die Röntgen- oder Gammaquanten in einem Szintillatorelement absorbiert und in optisch sichtbares Licht umgewandelt, dieser Effekt wird Lumineszenz genannt. Das durch Lumineszenz angeregte Licht wird anschließend in einer zweiten Stufe durch eine mit dem Szintillatorelement optisch gekoppelten ersten Photodiode in ein elektrisches Signal umgewandelt, über eine Auswerte- oder Ausleseelektronik ausgelesen und anschließend an eine Recheneinheit weitergeleitet.
Die Röntgenstrahlung oder die Photonen können in direkt-konvertierenden Röntgendetektoren durch ein geeignetes Konvertermaterial in elektrische Pulse umgewandelt werden. Als Konvertermaterial können beispielsweise CdTe, CZT, CdZnTeSe, CdTeSe, CdMnTe, InP, TlBr2, HgI2, GaAs oder andere verwendet werden, insbesondere für die Anwendung in einem Computertomographiesystem. Die elektrischen Pulse werden von einer Auswerteelektronik, beispielsweise einem integrierten Schaltkreis (Application Specific Integrated Circuit, ASIC), bewertet. In zählenden Röntgendetektoren wird einfallende Röntgenstrahlung durch Zählen der elektrischen Pulse, welche durch die Absorption von Röntgenphotonen im Konvertermaterial ausgelöst werden, gemessen. Die Höhe des elektrischen Pulses ist in der Regel proportional zur Energie des absorbierten Röntgenphotons. Dadurch kann eine spektrale Information durch den Vergleich der Höhe des elektrischen Pulses mit einem Schwellwert extrahiert werden.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, dass sich der Widerstand des Konvertermaterials mit dem Röntgenfluss ändern kann. Dies führt auch zu einer sogenannten HV-Stromänderung im Konverterelement und somit zu einer Änderung der Verlustleistung. Eine Temperaturänderung kann die Zählrate und die Energieauflösung beeinflussen. Der Röntgendetektor kann damit unter einer temperaturabhängigen Zählratendrift leiden, die bei der Bildgebung zu Artefakten führen kann. Da sich in der Computertomographie-Bildgebung die detektierte Dosis während eines Scans bzw. einer Aufnahme ändert, kann es sich um einen zeitabhängigen bzw. dynamischen Effekt handeln, welcher durch geeignete Temperaturstabilisierungsmaßnahmen ausgeglichen werden sollte.
Aus der Druckschrift DE 10 2004 055 752 A1 ist eine Detektoreinheit eines Computertomographen bekannt. Die Detektoreinheit umfasst eine Grundfläche, die in einer Montagestellung einem Tragring einer Gantry des Computertomographen zugewandt ist, und eine von der Grundfläche etwa senkrecht abgewinkelte Detektorfläche, die in der Montagestellung einer isozentrischen Achse der Gantry zugewandt ist und entlang welcher eine Anzahl von Detektorelementen zur Detektion von Röntgenstrahlung angebracht sind. Die Grundfläche weist hierbei einen Lufteinlass auf, der derart angebracht ist, dass ein die Grundfläche von außen beaufschlagender Kühlluftstrom an die Innenseite der Detektorfläche geführt ist. In Montagestellung korrespondiert der Lufteinlass mit einem in dem Tragring oder zwischen dem Drehwagen und dem Tragring geführten Luftkanal.
Aus der Druckschrift DE 10 2013 226 666 A1 ist ein Röntgendetektormodul umfassend in einem Stapelaufbau eine Sensorschicht mit einer Sensoroberfläche bekannt, wobei an die Sensoroberfläche zur Detektion von Röntgenstrahlung eine Hochspannung anlegbar ist, wobei die Sensorschicht thermisch mit einem Latentwärmespeicher gekoppelt ist.
Aus der Druckschrift DE 10 2014 201 741 A1 ist bekannt, dass zum Einstellen der Temperatur eines mehrere nebeneinander angeordnete Detektorelemente umfassenden Röntgenstrahlendetektors eines Röntgengeräts, bei dem der Röntgenstrahlendetektor und/oder eine Röntgenstrahlenquelle während der Erfassung einer Röntgenbildaufnahme relativ zu einem Messobjekt bewegt werden, während der Erfassung der Röntgenbildaufnahme eine von den Detektorelementen jeweils für den Wärmeeintrag in dieses Detektorelement charakteristisches Wärmeeintragsmaß zu erfassen, und das für ein jedes Detektorelement jeweils erfasste Wärmeeintragsmaß bei einer Temperaturregelung mindestens eines anderen Detektorelements zu berücksichtigen.
Aus der Druckschrift DE 10 2008 051 045 A1 ist ein Strahlungsdirektkonverter betrieben mit einem eine Temperatur von mindestens 38°C und höchstens 55°C aufweisenden, zur Detektion von Röntgenstrahlung ausgebildeten Direktkonverterelement bekannt. Die Temperatur kann mittels eines Peltier-Elements oder eines Luftstroms eingestellt werden.
Im Betrieb des medizinischen Geräts erwärmt sich die Strahlungsquelle bzw. Röntgenröhre, insbesondere bei hoher oder voller Röhrenleistung, stark und muss im Patientenbetrieb dann schnellstmöglich wieder abgekühlt werden, um nachfolgende Aufnahmen aufnehmen zu können. Dies erfolgt dadurch, dass die Lüfterdrehzahl einer Kühleinheit kurzzeitig auf den maximalen Wert erhöht wird. Dies erhöht die Druckdifferenz zwischen Zuluftseite und Abluftseite und somit die Luftmenge, die durch den sogenannten Röhrenkühler transportiert wird. Da die anderen Verbraucher jedoch parallel zum Röhrenkühler geschaltet sind, werden diese nun auch überdurchschnittlich gekühlt. In der Regel stört dies die vorhandenen Verbraucher nicht, da ihre Arbeitsbereiche für einen bestimmten, in der Regel sehr großzügigen Temperaturbereich und nicht auf einen Temperaturpunkt ausgelegt sind. Ein direkt-konvertierenden Röntgendetektor sollte jedoch eine konstante Betriebstemperatur aufweisen.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Detektorvorrichtung und ein medizinisches Gerät anzugeben, welche eine Begrenzung des maximalen Volumenstroms der Kühlluft entlang des Röntgendetektors ermöglichen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Detektorvorrichtung nach Anspruch 1 und ein medizinisches Gerät nach Anspruch 14.
Die Erfindung betrifft eine Detektorvorrichtung aufweisend einen Kühlluftpfad zum Kühlen eines Röntgendetektors. Die Detektorvorrichtung weist ferner einen den Röntgendetektor umgebenden Detektorinnenraum auf, wobei der Kühlluftpfad durch zumindest einen Teilbereich des Detektorinnenraums verläuft. Die Detektorvorrichtung weist ferner eine entlang des Kühlluftpfads angeordnete Druckbegrenzungseinheit mit einer Begrenzungseinrichtung auf, wobei die Begrenzungseinrichtung dazu ausgelegt ist, basierend auf einem einströmenden Kühlluftstrom einen begrenzten Volumenstrom entlang des Kühlluftpfads am Röntgendetektor entlang zu führen. Die Druckbegrenzungseinheit kann eine relativ zum Detektorinnenraum stromaufwärts angeordnete Druckvorkammer sein. Die Druckbegrenzungseinheit kann eine relativ zum Detektorinnenraum stromabwärts angeordnete Drucknachkammer sein. Die Druckbegrenzungseinheit kann im Detektorinnenraum angeordnete Druckzwischenkammer sein. Die Druckbegrenzungseinheit kann als Kühlkörper am Röntgendetektor ausgebildet sein.
Die Detektorvorrichtung kann einen indirekt-konvertierenden oder/und direkt-konvertierenden Röntgendetektor aufweisen. Die Detektorrichtung kann bevorzugt einen direkt-konvertierenden Röntgendetektor aufweisen. Der Röntgendetektor ist im Detektorinnenraum ausgebildet. Der Detektorinnenraum kann insbesondere eine Einlassöffnung und einen Auslassöffnung für Kühlluft aufweisen. Der Detektorrinnenraum kann im Wesentlichen derart gasdicht ausgestaltet sein, so dass die Kühlluft nur durch die Einlassöffnung und die Auslassöffnung in den Detektorinnenraum geführt bzw. aus dem Detektorinnenraum herausgeführt werden kann.
Die Detektorvorrichtung wird im Betrieb von einer Kühlluft entlang eines Kühlluftpfads durchströmt. Der Kühlluftpfad verläuft zumindest durch einen Teilbereich des Detektorinnenraums. Die Detektorvorrichtung weist eine Druckbegrenzungseinheit auf. Die Druckbegrenzungseinheit kann im Detektorinnenraum entlang des Kühlluftpfads oder relativ zum Detektorinnenraum stromaufwärts oder stromabwärts entlang des Kühlluftpfads angeordnet sein. Die Druckbegrenzungseinheit kann mit der Einlassöffnung des Detektorinnenraums verbunden sein, so dass die Kühlluft aus der Druckbegrenzungseinheit in zumindest einen Teilbereich des Detektorinnenraums strömen kann.
In die Druckbegrenzungseinheit strömt im Betrieb ein Kühlluftstrom. Die Druckbegrenzungseinheit weist eine Begrenzungseinrichtung auf, welche den Druck der in zumindest den Teilbereich des Detektorinnenraums strömenden Kühlluftstroms bzw. den Volumenstrom mittels der Druckbegrenzungseinheit reduzieren kann. Der Kühlluftpfad verläuft durch die Druckbegrenzungseinheit bzw. im Fall des Kühlkörpers als Druckbegrenzungseinheit entlang der der Druckbegrenzungseinheit. Die Druckbegrenzungseinheit kann eine Einlassöffnung und eine Auslassöffnung aufweisen. Die Auslassöffnung der Druckbegrenzungseinheit kann mit der Einlassöffnung des Detektorinnenraums, bevorzugt direkt, mechanisch verbunden sein, wobei bevorzugt genau der begrenzte Volumenstrom in den Detektorinnenraum geleitet wird. Der Kühlluftpfad kann von einem Kühlkreislauf umfasst sein. Der Kühlluftpfad kann insbesondere durch die Druckbegrenzungseinheit und den Detektorinnenraum verlaufen. Der Kühlkreislauf weist im Wesentlichen keinen Gasaustausch mit Volumen außerhalb des Kühlkreislaufs auf.
Der Kühlluftstrom des Kühlluftkanals des Kühlkreislaufs kann zumindest teilweise in eine Druckbegrenzungseinheit leitbar sein, insbesondere bei hohen Drücken kann der Volumenstromstrom durch den Detektorinnenraum mittels der Begrenzungseinheit reduziert werden, um eine zu starke Kühlung des Röntgendetektors zu vermeiden.
Der Röntgendetektor kann eine Heizeinheit, insbesondere mit einer Heizregelung, aufweisen. Die Heizeinheit kann insbesondere das Konverterelement erwärmen. Die Heizeinheit kann die Temperatur des Konverterelements stabilisieren.
Die Erfinder haben erkannt, dass die Verlustleistung im Konverterelement proportional zum Röntgenfluss sein kann. Während eines klinischen Scans kann der Röntgenfluss variieren, wodurch eine schwankende Verlustleistung des Konverterelements bedingt sein kann. Diese Verlustleistungsschwankung kann sich in eine Temperaturschwankung des Konverterelements übersetzen.
Die etwaige Heizregelung kann darauf basieren, dass diese Verlustleistungsschwankungen durch eine entsprechend gegenphasig betriebene Heizeinheit ausgeglichen werden, so dass in Summe immer eine konstante Leistung im Konverterelement verbraucht wird und die Temperatur stabil gehalten wird.
Das Konverterelement kann auf ein konstantes Niveau geheizt werden. Fällt Röntgenstrahlung ein und wird dadurch eine zusätzliche Verlustleistung erzeugt, so kann die Heizleistung entsprechend reduziert werden. Dabei kann die Heizregelung so ausgelegt sein, dass die Temperatur im Konverterelement in einem engen Temperaturfenster konstant, beispielsweise +/-5K, bevorzugt +/- 1K, gehalten wird. Zur Temperaturstabilisierung kann die Einhaltung von Randbedingungen nötig sein.
Die maximale Heizleistung, welche ohne Einfluss von Röntgenstrahlung in das Konverterelement eingebracht wird, kann als erste Randbedingung so hoch sein, dass sie den maximalen relevanten Röntgenfluss im klinischen Betrieb oder im Kalibrationsbetrieb kompensieren kann. Ein kurzzeitig höher liegender Röntgenfluss kann durch die thermische Masse der Detektorvorrichtung bzw. des Röntgendetektors ausgeglichen werden.
Als zweite Randbedingung kann die maximale Heizleistung so hoch sein, dass bei maximaler Kühlleistung der Systemkühlung, beispielsweise hervorgerufen durch einen Abkühlungsvorgang der Röntgenröhre, der Röntgendetektor seine Betriebstemperatur halten kann und nicht unterkühlt wird. Das Problem des Unterkühlens des Röntgendetektors bzw. des Konverterelements kann durch eine Druckbegrenzungseinheit vor der Einlassöffnung des Detektorinnenraums, nach der Auslassöffnung des Detektorinnenraums oder im Detektorinnenraum gelöst werden. Mit steigendem Volumenstrom kann die Anzahl der Verwirbelungen in der Druckbegrenzungseinheit zunehmen und dadurch weniger Luft durch die Druckbegrenzungseinheit bzw. durch den Detektorinnenraum bzw. entlang des Röntgendetektors transportiert werden.
Anstatt die maximale Heizleistung an die maximale Kühlleistung des Kühlkreislaufs anzupassen, kann erfindungsgemäß der Volumenstrom begrenzt werden, so dass die maximale Kühlleistung nicht zu einer übermäßigen Kühlung des Röntgendetektors führen kann. Mittels der Begrenzungseinrichtung kann die Wirbelbildung in der Druckbegrenzungseinheit beeinflusst werden.
Die Wirbelbildung kann abhängig von der Reynolds-Zahl zunehmen. Die Begrenzungseinrichtung kann derart ausgestaltet sein, dass ab einem vorbestimmten Druck bzw. ab einer vorbestimmten Strömungsgeschwindigkeit eine zunehmende bzw. verstärkte Wirbelbildung den Volumenstrom begrenzt. Die durch die Wirbelbildung erzeugte zusätzliche Geräuschentwicklung kann durch eine Dämmung, insbesondere Geräuschdämmung, der Druckbegrenzungseinheit oder der Detektorvorrichtung reduziert werden. Die durch die Wirbelbildung zusätzliche Geräuschentwicklung kann vorteilhaft geringer sein als die Lautstärke der Kühleinheit bzw. des Lüfters.
Vorteilhaft kann eine Unterkühlung bzw. zu starke Kühlung des Röntgendetektors bzw. des Konverterelements vermieden werden. Vorteilhaft kann der dynamische Heizbereich der Temperaturregelung in einen derzeit technisch realisierbaren Bereich gehalten werden. Vorteilhaft können die Kosten für den Detektor reduziert werden. Vorteilhaft kann die Lebensdauer des Röntgendetektors bzw. der Detektoreinheit verlängert werden, da die eingebrachte Heizleistung der Heizeinheit geringer ausgelegt werden kann. Vorteilhaft kann der dynamische Heizbereich der Temperaturregelung in einem derzeit technisch realisierbaren Bereich gehalten werden. Vorteilhaft erhöht sich die Lebensdauer der Detektorvorrichtung, wenn die eingebrachte Heizleistung geringer ausgelegt ist. Der Luftwiderstand im Detektorinnenraum kann vorteilhaft minimiert sein, so dass die die durchgeführte Luftmenge erhöht ist. Vorteilhaft kann die Geräuschentwicklung gering gehalten werden, so dass der Lüfter oder Ventilator zum Transport der gekühlten Luft hin zur Detektorvorrichtung in einem Bereich von 500 bis 800 Umdrehungen pro Minute liegen kann.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist die Druckbegrenzungseinheit relativ zum Detektorinnenraum stromabwärts angeordnet. Die Druckbegrenzungseinheit kann als Drucknachkammer ausgebildet sein. Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist die Druckbegrenzungseinheit im Detektorinnenraum angeordnet. Die Druckbegrenzungseinheit kann als Druckzwischenkammer oder als Kühlkörper ausgebildet sein. Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist der Kühlkörper von der Druckbegrenzungseinheit umfasst. Die Druckbegrenzungseinheit kann als Druckvorkammer ausgebildet sein. Vorteilhaft kann der Volumenstrom entlang des Kühlluftpfads begrenzt sein, so dass die Kühlung des Röntgendetektors begrenzt ist.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist die Druckbegrenzungseinheit relativ zum Detektorinnenraum stromaufwärts angeordnet. Die Begrenzungseinrichtung kann dazu ausgelegt sein, basierend auf dem in die Druckbegrenzungseinheit einströmenden Kühlluftstrom den begrenzten Volumenstrom aus der Druckbegrenzungseinheit entlang des Kühlluftpfads in den Detektorinnenraum zu leiten. Die Detektorvorrichtung kann ferner eine relativ zum Detektorinnenraum entlang des Kühlluftpfads stromaufwärts angeordnete Druckbegrenzungseinheit mit einer Begrenzungseinrichtung aufweisen, wobei die Begrenzungseinrichtung dazu ausgelegt ist, basierend auf einem in die Druckbegrenzungseinheit einströmenden Kühlluftstrom einen begrenzten Volumenstrom aus der Druckbegrenzungseinheit entlang des Kühlluftpfads in den Detektorinnenraum zu leiten.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist eins aus einer Höhe, einer Breite, einer Tiefe, einer Einlassöffnung oder/und einer Auslassöffnung der Begrenzungseinrichtung, insbesondere einer Druckvorkammer, einer Druckzwischenkammer oder einer Drucknachkammer, dazu ausgelegt, basierend auf einem einströmenden Kühlluftstrom einen Volumenstrom zu begrenzen. Durch geeignete Wahl der Höhe, der Breite oder/und der Tiefe kann die Wirbelbildung in der Druckbegrenzungseinheit beeinflusst werden. Durch geeignete Wahl der Lage bzw. Größe der Einlassöffnung oder/und der Auslassöffnung der Druckbegrenzungseinheit kann die Wirbelbildung in der Druckbegrenzungseinheit beeinflusst werden. Vorteilhaft kann die Begrenzungseinheit derart gewählt werden, dass der Volumenstrom in den Detektorinnenraum begrenzt ist. Die Begrenzungseinheit kann der Ausgestaltung der Druckbegrenzungseinheit bzw. der Druckbegrenzungseinheit entsprechen.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist die Detektorvorrichtung ein Luftleitelement auf, welches dazu ausgelegt ist, den begrenzten Volumenstrom an einem Teilbereich des Röntgendetektors, insbesondere am Konverterelement oder dem Kühlkörper, entlang zu führen. Das Luftleitelement kann den Detektorinnenraum in mindestens zwei Zonen aufteilen, wobei eine Zone vom Teilbereich des Röntgendetektors umfasst ist. Die beiden Zonen können derart voneinander abgetrennt sein, dass der begrenzte Volumenstrom nur die Zone umfassend den Teilbereich des Röntgendetektors entlang des Kühlluftpfads durchströmen kann. Der Teilbereich des Röntgendetektors weist bevorzugt das Konverterelement auf. Vorteilhaft kann der begrenzte Volumenstrom den Röntgendetektor bzw. das Konverterelement kühlen. Vorteilhaft kann der Teilbereich des Röntgendetektors vor weiteren Temperatureinflüssen, beispielsweise weiterer Kühlluft in der anderen Zone, abgeschirmt sein.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst die Begrenzungseinrichtung, insbesondere einer Druckvorkammer, ein Ventil. Vorteilhaft kann das Ventil oberhalb eines vorbestimmten Drucks geöffnet sein. Vorteilhaft ist das Ventil dazu ausgelegt, den Volumenstrom zu begrenzen.
Das Ventil kann zwischen der Druckbegrenzungseinheit und dem Detektorinnenraum ausgebildet sein. Das Ventil kann insbesondere ein Ablassventil (engl.: bleed valve) sein. Das Ventil kann zwischen Druckkanal bzw. Kühlluftkanal und Detektorinnenraum ausgebildet sein. Das Ventil kann bei einem vorbestimmten Druck bzw. Volumenstrom, insbesondere bei einem für den Röntgendetektor zu hohen Volumenstrom, öffnen. Ein Teil des Volumenstroms kann, insbesondere in die durch das Luftleitelement abgetrennte andere Zone des Detektorinnenraums geleitet werden, so dass der Teilbereich des Röntgendetektors selbst nicht von diesem Teil des Volumenstroms gekühlt wird. Alternativ kann das Ventil den Teil des Volumenstroms auch am Detektorinnenraum vorbei in die Umgebung abblasen. Durch das Öffnen des Ventils kann Luft in den Detektorinnenraum geleitet werden, wodurch darin der Druck im Detektorinnenraum erhöht werden kann und somit der Differenzdruck entlang des Kühlkörpers gesenkt werden kann. Der Volumenstrom kann dadurch begrenzt werden. Die Öffnung bzw. der Schaltpunkt des Ventils kann so ausgelegt sein, dass bei maximaler Lüfterdrehzahl der Kühleinheit in der Gantry bzw. im Rotor der Volumenstrom entlang des Röntgendetektors bzw. des Teilbereichs des Röntgendetektors, insbesondere etwaiger Kühlrippen eines Kühlkörpers, einen maximalen Wert nicht überschreitet bzw. dass die Unterkühlung des Röntgendetektors verhindert wird. Vorteilhaft kann der Volumenstrom begrenzt werden und eine Unterkühlung des Röntgendetektors vermieden werden.
Die Steuerung des Ventils kann rein mechanisch erfolgen, beispielsweise analog zu Ablassventilen in der Triebwerkstechnik. Die insbesondere mechanische Steuerung kann Federmechanismen, Bimetalle o.ä. umfassen. Vorteilhaft kann das Ventil zuverlässig und günstig gesteuert werden. Das Ventil kann mittels einer aktiven Steuerung geschaltet bzw. gesteuert werden, beispielsweise mittels Magnetschalter, Piezoschalter, Motor oder ähnlichen. Vorteilhaft kann das Ventil variabel gesteuert werden.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist das Ventil einen Schaltpunkt zum automatischen Öffnen des Ventils auf. Der Schaltpunkt selbst kann durch einen oder verschiedene Parameter oder/und eine Messgröße oder verschiedene Messgrößen festgelegt werden. Ein Parameter oder ein Messwert kann ein Druck in der Vorkammer, eine Temperatur am Sensorboard, oder eine Lüfterdrehzahl der Kühleinheit sein. Es kann ein Temperaturfühler im Kühlluftstrom oder an anderen Komponenten, ein Volumenstrommesser oder ähnliches in der Detektorvorrichtung oder dem Kühlkreislauf vorgesehen sein. Vorteilhaft kann der Volumenstrom automatisch und zuverlässig begrenzt werden. Der Schaltpunkt kann einen vorbestimmten, insbesondere maximalen, Druck in der Druckbegrenzungseinheit bezeichnen.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist ein durch das Ventil geleiteter Teilvolumenstrom mittels des Luftleitelements vom Teilbereich des Röntgendetektors abgeschirmt. Vorteilhaft kann der Teilvolumenstrom den Teilbereich des Röntgendetektors nicht kühlen. Vorteilhaft kann der Volumenstrom zur Kühlung des Teilbereichs des Röntgendetektors, insbesondere des Konverterelements, begrenzt werden.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst die Begrenzungseinrichtung einen oder mehrere Verwirbelungskörper. Der Verwirbelungskörper kann den Volumenstrom vorteilhaft begrenzen. Der Verwirbelungskörper kann durch eine Reynolds-Zahl charakterisiert sein. Die Reynolds-Zahl des Verwirbelungskörpers kann derart gewählt sein, dass die Verwirbelungen insbesondere ab einem vorbestimmten Druck oder vorbestimmten Volumenstrom vermehrt auftreten. Vorteilhaft kann der Volumenstrom, insbesondere ab einem vorbestimmten Druck, begrenzt werden. Der Verwirbelungskörper kann ein Stab, beispielsweise mit einem runden, eckigen oder tropfenförmigen Querschnitt, sein. Der Verwirbelungskörper bzw. die Begrenzungseinrichtung kann beispielsweise als Kühlrippen am Kühlkörper ausgebildet sein. Die Kühlrippen können derart ausgestaltet sein, dass durch eine erhöhte Wirbelbildung der Volumenstrom begrenzt wird.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist der Verwirbelungskörper ein Gitter. Das Gitter kann eine Mehrzahl von Gitterstäben aufweisen. Die Gitterstäbe können geeignete gleiche oder verschiedene Querschnitte aufweisen. Die Gitterstäbe können in konstanten oder variablen Winkeln oder Dichten in einer Ebene oder in mehreren Ebenen, beispielsweise senkrecht zum Kühlluftpfad, angeordnet sein. Vorteilhaft kann die Abhängigkeit des Volumenstroms vom Druck mittels der Ausgestaltung des Gitters vorbestimmt sein.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist die Detektorvorrichtung einen mit dem Röntgendetektor thermisch leitend verbundenen Kühlkörper auf, welcher vom begrenzten Volumenstrom umströmbar ist. Die Druckbegrenzungseinheit kann als Kühlkörper ausgebildet sein. Der Kühlkörper kann vom Teilbereich des Röntgendetektors umfasst sein. Der Kühlkörper kann Kühlrippen oder andere Kühlstrukturen aufweisen. Der Kühlkörper kann durch den begrenzten Volumenstrom gekühlt werden. Der Röntgendetektor kann mittels des Kühlkörpers gekühlt werden. Vorteilhaft kann der Kühlkörper eine gleichmäßige Betriebstemperatur des Röntgendetektors bzw. des Konverterelements gewährleisten. Der Kühlkörper kann vorteilhaft kurzzeitige Temperaturschwankungen des Röntgendetektors reduzieren.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist die Betriebstemperatur des Röntgendetektors konstant. Die Betriebstemperatur kann auf +/-5K genau eingestellt werden. Bevorzugt kann die Betriebstemperatur auf ein 1K genau konstant gehalten werden. Vorteilhaft kann ein stabiler Betrieb bzw. eine stabile Zählrate des Röntgendetektors erreicht werden.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist der Röntgendetektor ein direkt-konvertierendes Konverterelement auf. Das direkt-konvertierende Konvertermaterial kann bevorzugt CdTe oder CZT aufweisen. Die Verlustleistung von direkt-konvertierenden Röntgendetektoren kann verglichen zu indirekt-konvertierenden Röntgendetektoren deutlich höher sein, wobei die höhere Verlustleistung durch einen erhöhten Kühlluftstrom abtransportiert werden kann. Um dies zu erreichen kann die Luftmenge durch den Detektorinnenraum erhöht werden. Dies kann zum einen dadurch erreicht werden, in dem die Druckdifferenz zwischen Einlassöffnung und Auslassöffnung des Detektorinnenraums bzw. der Druckbegrenzungseinheit erhöht wird, beispielsweise indem die Lüfterdrehzahl erhöht werden kann. Vorteilhaft kann eine stabile Zählrate des direkt-konvertierenden Röntgendetektors erreicht werden.
Die Erfindung betrifft ferner ein medizinisches Gerät aufweisend eine erfindungsgemäße Detektorvorrichtung und einen Kühlkreislauf. Der Kühlkreislauf weist einen Zuluftkanal von einem Luftkanal zu einer Kühleinheit, mindestens einen Kühlluftkanal von der Kühleinheit zur Detektorvorrichtung, und einen Abluftkanal von der Detektorvorrichtung zum Luftkanal auf.
In einer Kühleinheit kann die durch einen Lüfter angesaugte Luft abgekühlt werden. Die abgekühlte Luft kann in einen Innenraum der Gantry bzw. einen Kühlluftkanal des Rotors hin zum Detektorinnenraum transportiert werden. Die gekühlte Luft kann zur Kühlung durch den Detektorinnenraum geleitet werden. Nach dem Detektorinnenraum wird die nun erwärmte Luft über einen Abluftkanal und einen Luftkanal zurück zur Kühleinheit geführt, dort abgekühlt und wieder dem Röntgendetektor zugeführt. Alternativ kann die gekühlte Luft aus der Umgebung des Betriebsraumes des Krankenhauses oder der Praxis angesagt werden. Bei der Auslegung der Kühlung des gesamten Computertomographiesystems kann eine geringe Geräuschentwicklung vorteilhaft sein. Die durch die Kühlluft induzierte Geräuschentwicklung kann vorteilhaft einen gewissen Wert nicht überschreiten, um den Patientenbetrieb nicht zu beeinträchtigen.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist das medizinische Gerät ein Computertomographiesystem. Der Rotor kann die Detektorvorrichtung sowie den Kühlkreislauf umfassen. Vorteilhaft kann die Kühlung komplett innerhalb des Rotors realisiert werden.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist der Luftkanal von einem Rotor bzw. einer Gantry umfasst. Vorteilhaft kann der Luftkanal entlang des Rotors ausgebildet sein, um die Kühlluft an die Detektorvorrichtung sowie weitere Komponenten verteilen zu können.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist mindestens ein weiterer Kühlluftkanal mit einer, insbesondere weiteren, Komponente verbunden. Der weitere Kühlluftkanal kann im Kühlkreislauf parallel zum Kühlluftkanal geschaltet bzw. ausgebildet sein. Die abgekühlte Luft kann von der Kühleinheit über den weiteren Kühlluftkanal zur Komponente geleitet werden. Vorteilhaft können weitere Komponenten parallel zur Detektorvorrichtung und in Verbindung mit demselben Kühlkreislauf gekühlt werden. Nach dem Detektorinnenraum und den etwaigen Komponenten wird die nun erwärmte Luft über einen Abluftkanal und einen Luftkanal zurück zur Kühleinheit geführt, dort abgekühlt und wieder dem Röntgendetektor und etwaigen weiteren Komponenten zugeführt. Vorteilhaft können die weiteren Komponenten mittels eines vom begrenzten Volumenstrom verschiedenen Volumenstroms gekühlt werden. Vorteilhaft kann die Begrenzungseinrichtung die Kühlleistung für den Röntgendetektor begrenzen.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigt:

1 schematisch eine erfindungsgemäße Detektorvorrichtung in einer ersten Ausführungsform;
2 schematisch eine erfindungsgemäße Detektorvorrichtung in einer zweiten Ausführungsform;
3 schematisch eine erfindungsgemäße Druckbegrenzungseinheit in einer ersten Ausführungsform;
4 schematisch eine erfindungsgemäße Druckbegrenzungseinheit in einer zweiten Ausführungsform;
5 schematisch einen ersten Verlauf des begrenzten Volumenstroms in Abhängigkeit des Drucks;
6 schematisch eine erfindungsgemäße Detektorvorrichtung in einer dritten Ausführungsform;
7 schematisch eine erfindungsgemäße Detektorvorrichtung in einer vierten Ausführungsform in einem ersten Zustand;
8 schematisch eine erfindungsgemäße Detektorvorrichtung in einer vierten Ausführungsform in einem zweiten Zustand;
9 schematisch einen zweiten Verlauf des begrenzten Volumenstroms in Abhängigkeit des Drucks;
10 schematisch eine erfindungsgemäße Detektorvorrichtung in einer fünften Ausführungsform;
11 schematisch eine erfindungsgemäße Detektorvorrichtung in einer sechsten Ausführungsform;
12 schematisch eine erfindungsgemäße Detektorvorrichtung in einer siebten Ausführungsform;
13 schematisch einen erfindungsgemäßen Kühlkreislauf; und
14 schematisch eine Darstellung eines erfindungsgemäßen Computertomographiesystems.

Die 1 zeigt eine beispielhafte Ausführung der erfindungsgemäßen Detektorvorrichtung 5 in einer ersten Ausführungsform. Die Detektorvorrichtung 5 weist einen Kühlluftpfad 4 zum Kühlen eines Röntgendetektors 1 auf. Ferner weist die Detektorvorrichtung 5 einen den Röntgendetektor 1 umgebenden Detektorinnenraum 3 auf, wobei der Kühlluftpfad 4 durch zumindest einen Teilbereich des Detektorinnenraums 3 verläuft. Die Detektorvorrichtung 5 weist ferner eine relativ zum Detektorinnenraum 3 entlang des Kühlluftpfads 4 stromaufwärts angeordnete Druckbegrenzungseinheit 7 mit einer Begrenzungseinrichtung 6 auf, wobei die Begrenzungseinrichtung 6 dazu ausgelegt ist, basierend auf einem in die Druckbegrenzungseinheit 7 einströmenden Kühlluftstrom einen begrenzten Volumenstrom aus der Druckbegrenzungseinheit 7 entlang des Kühlluftpfads 4 in den Detektorinnenraum 3 zu leiten. Die Druckbegrenzungseinheit 7 ist eine Druckvorkammer. Die Druckbegrenzungseinheit 7 und der Detektorinnenraum 3 sind durch die Auslassöffnung 9 der Druckbegrenzungseinheit 7 miteinander verbunden, so dass der begrenzte Volumenstrom im Wesentlichen entlang des Kühlluftpfads 4 in den Detektorinnenraum 3 hineinströmen kann. Der Kühlluftpfad 4 verläuft von der Einlassöffnung 8 der Druckbegrenzungseinheit 7 durch die Druckbegrenzungseinheit 7 und den Detektorinnenraum 3. Die Strömungsrichtung der gekühlten Luft bzw. des begrenzten Volumenstroms verläuft im Wesentlichen entlang des Kühlluftpfads 4. Der Röntgendetektor 1 weist ein direkt-konvertierendes Konverterelement auf. Die Betriebstemperatur des Röntgendetektors 1, insbesondere des Konverterelements, ist konstant.
Die 2 zeigt eine beispielhafte Ausführung der erfindungsgemäßen Detektorvorrichtung in einer zweiten Ausführungsform. Die Druckbegrenzungseinrichtung 7 ist eine Druckvorkammer. Die Detektorvorrichtung ist an der Einlassöffnung 8 mit dem Kühlluftkanal 13 verbunden, so dass die gekühlte Luft mit einem, beispielsweise durch die Kühleinheit oder einen Lüfter, festgelegten Druck aus dem Kühlluftkanal 13 in die Druckbegrenzungseinheit 7 hineinströmt. Die Einlassöffnungen 8 oder/und die Auslassöffnungen 9 sind bevorzugt rund oder oval. Der Kühlluftpfad 4 verläuft teilweise durch den Kühlluftkanal 13. Der Kühlluftkanal 13 kann auch als Druckkanal bezeichnet werden. Stromabwärts hinter der Einlassöffnung 8 der Druckbegrenzungseinheit 7 bilden sich Verwirbelungen 70. Die Verwirbelungen 70 beeinflussen die Strömungsgeschwindigkeit bzw. den Druck der gekühlten Luft.
Die 3 zeigt eine beispielhafte Ausführung einer erfindungsgemäßen Druckbegrenzungseinheit 7 in einer ersten Ausführungsform. Die Druckbegrenzungseinrichtung 7 ist eine Druckvorkammer, eine Druckzwischenkammer oder eine Drucknachkammer. Die Druckbegrenzungseinheit 7 weist eine Höhe 71, eine Breite 72 und eine Tiefe auf. Die Höhe 71, die Breite 72 und die Tiefe können jeweils senkrecht oder in einem anderen Winkel ungleich 0 Grad zueinander verlaufen. Die Begrenzungseinrichtung 6 umfasst eine Höhe 71 der Druckbegrenzungseinheit 7, eine Breite 72 der Druckbegrenzungseinheit 7, eine Tiefe der Druckbegrenzungseinheit 7, eine Einlassöffnung 8 der Druckbegrenzungseinheit 7 und eine Auslassöffnung 9 der Druckbegrenzungseinheit 7. Die Begrenzungseinrichtung 6 ist durch die Druckbegrenzungseinheit 7 und deren Ausgestaltung ausgebildet. Der Volumenstrom wird durch eine geeignete Wahl der Höhe 71, der Breite 72, der Tiefe, der Einlassöffnung 8 und der Auslassöffnung 9 begrenzt. Die Einlassöffnung 8 bzw. die Auslassöffnung 9 kann in ihrer Form bzw. der Querschnittsfläche der Öffnung angepasst werden. Damit wird die Kennlinie für den Volumenstrom in Abhängigkeit des Drucks angepasst.
Die 4 zeigt eine beispielhafte Ausführung einer erfindungsgemäßen Druckbegrenzungseinheit 7 in einer zweiten Ausführungsform. Die Druckbegrenzungseinrichtung 7 ist eine Druckvorkammer, eine Druckzwischenkammer oder eine Drucknachkammer. Die Begrenzungseinrichtung 6 umfasst einen Verwirbelungskörper 73. Der Verwirbelungskörper 73 ist ein Gitter. Der Verwirbelungskörper 73 erzeugt ab einer bestimmten Strömungsgeschwindigkeit Verwirbelungen. Die Gitterstäbe des Gitters können unterschiedliche Durchmesser oder Querschnittsformen aufweisen. Der Verwirbelungskörper 73 ist in der Druckbegrenzungseinheit 7 nahe der Einlassöffnung 8 auf dem Kühlluftpfad 4 angeordnet.
Die 5 zeigt eine beispielhafte Ausführung eines ersten Verlaufs 54 des begrenzten Volumenstroms 50 in Abhängigkeit des Drucks 51 für eine Druckbegrenzungseinheit der ersten Ausführungsform oder der zweiten Ausführungsform oder der Druckbegrenzungseinheit umfassend den Kühlkörper. Es ist der Verlauf 54 des begrenzten Volumenstroms 50 im Detektorinnenraum bzw. entlang zumindest des Teilbereichs des Röntgendetektors in Abhängigkeit des Drucks 51 im Kühlluftkanal dargestellt. Der begrenzte Volumenstrom 50 steigt bis zu einem ersten Druck 52 im Wesentlichen linear mit dem Druck 50 an. Zwischen dem ersten Druck 52 und dem zweiten Druck 53 verringert sich die Steigung des Verlaufs 54 des begrenzten Volumenstroms 50 in Abhängigkeit des Drucks 51. Ab dem zweiten Druck 53 ist der begrenzte Volumenstrom 50 bei weiter ansteigendem Druck 51 im Wesentlichen konstant. Die Begrenzungseinheit erzeugt mit steigendem Druck 51 vermehrt Verwirbelungen, so dass eine Begrenzung des Volumenstroms 50 im Detektorinnenraum erreicht wird.
Die 6 zeigt eine beispielhafte Ausführung der erfindungsgemäßen Detektorvorrichtung 5 in einer dritten Ausführungsform. Die Druckbegrenzungseinheit 7 ist eine Druckvorkammer. Der Röntgendetektor 1 weist in einer Stapelanordnung entlang der Strahleneinfallsrichtung der Röntgenstrahlung im Betrieb ein Streustrahlengitter 80, mehrere nebeneinander in einer Ebene angeordnete direkt-konvertierende Konverterelemente 82, einen Kühlkörper 78 mit Kühlrippen 79 und eine Modulelektronik 84 auf. Der Kühlkörper 78 ist mit dem Röntgendetektor 1 thermisch leitend verbundenen und vom begrenzten Volumenstrom umströmbar. Der Kühlluftpfad 4 verläuft entlang des Kühlkörpers 78. Die Kühlrippen 79 können parallel zum Kühlluftpfad 4 angeordnet sein. Der Röntgendetektor 1 weist ferner ein Luftleitelement 77 zwischen der Modulelektronik 84 und dem Kühlkörper 78 auf, so dass ein Teilbereich des Röntgendetektors 1 durch das Luftleitelement 77 im Wesentlichen abgetrennt ist. Das Luftleitelement 77 ist dazu ausgelegt, den begrenzten Volumenstrom an einem Teilbereich des Röntgendetektors 1 entlang zu führen. Aus dem Kühlluftkanal wird die gekühlte Luft in die Druckbegrenzungseinheit 7 geleitet. Die Druckverteilung der gekühlten Luft wird in der Druckbegrenzungseinheit homogenisiert und als begrenzter Volumenstrom in den Detektorinnenraum 3 geleitet. Das Luftleitelement 77 führt den begrenzten Volumenstrom entlang des Kühlluftpfads 4 an den Kühlrippen 79 bzw. dem Kühlkörper 78 bzw. dem Teilbereich des Röntgendetektors 1 entlang. Damit werden die Konverterelemente 82 gekühlt. Das Streustrahlengitter 80 dient der Streustrahlenunterdrückung.
Die 7 zeigt eine beispielhafte Ausführung der erfindungsgemäßen Detektorvorrichtung 5 in einer vierten Ausführungsform in einem ersten Zustand. Die Druckbegrenzungseinheit 7 ist eine Druckvorkammer. Die Begrenzungseinrichtung 6 umfasst ein Ventil 75. Das Ventil 75 ist in einem geschlossenen Zustand dargestellt, sodass eine weitere Auslassöffnung 76 verschlossen ist.
Die 8 zeigt eine beispielhafte Ausführung der erfindungsgemäßen Detektorvorrichtung 5 in einer vierten Ausführungsform in einem zweiten Zustand. Die Druckbegrenzungseinheit 7 ist eine Druckvorkammer. Das Ventil 75 ist in einem geöffneten Zustand dargestellt, so dass die weitere Auslassöffnung 76 geöffnet ist. Das Ventil 75 weist einen Schaltpunkt zum automatischen Öffnen des Ventils 75 auf. Ein durch das Ventil 75 geleiteter Teilvolumenstrom ist mittels des Luftleitelements 77 vom Teilbereich des Röntgendetektors 1 abgeschirmt.
Die 9 zeigt eine beispielhafte Ausführung des zweiten Verlaufs 56, 57 des begrenzten Volumenstroms 50 in Abhängigkeit des Drucks 51 für eine Detektorvorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform. Es ist der begrenzte Volumenstrom 50 entlang der Kühlrippen als Funktion des Drucks 51 im geschlossenen Zustand 56 und im geöffneten Zustand 57 des Ventils dargestellt. Der begrenzte Volumenstrom 50 steigt im geschlossenen Zustand 56 des Ventils bis zu einem Schaltpunkt 55 im Wesentlichen linear mit dem Druck 50 an. Am Schaltpunkt 55 öffnet das Ventil. Oberhalb des Schaltpunkts 55 bzw. im geöffneten Zustand 57 verringert sich die Steigung des Verlaufs 54 des begrenzten Volumenstroms 50 in Abhängigkeit des Drucks 51. Die Begrenzung des Volumenstroms 50 im Detektorinnenraum wird durch das Öffnen des Ventils erreicht.
Beim Schaltpunkt 55, der beispielsweise durch einen Druck oder eine Temperatur am Konverterelement definiert werden kann, kann der begrenzte Volumenstrom 50 entlang der Kühlrippen des Röntgendetektors durch das Öffnen des Ventils begrenzt werden. Die Öffnung des Ventils ist derart ausgelegt, dass bei maximaler Lüfterdrehzahl, beispielsweise an der Kühleinheit, bzw. maximalem Druck 51 im Kühlluftkanal der begrenzte Volumenstrom 50 entlang der Kühlrippen des Röntgendetektors einen maximalen Wert nicht überschreitet bzw. dass die Unterkühlung des Röntgendetektors verhindert wird.
Die 10 zeigt eine beispielhafte Ausführung einer erfindungsgemäßen Detektorvorrichtung 5 in einer fünften Ausführungsform. Die Druckbegrenzungseinheit 7 ist eine Drucknachkammer. Die Druckbegrenzungseinheit 7 ist relativ zum Detektorinnenraum 3 stromabwärts angeordnet. Die Druckbegrenzungseinheit 7 umfasst eine Begrenzungseinrichtung 6 der ersten Ausführungsform oder der zweiten Ausführungsform. Der Kühlluftpfad 4 verläuft durch den Detektorinnenraum 3 und anschließend durch die Druckbegrenzungseinheit 7.
Die 11 zeigt eine beispielhafte Ausführung einer erfindungsgemäßen Detektorvorrichtung 5 in einer sechsten Ausführungsform. Die Druckbegrenzungseinheit 7 ist eine Druckzwischenkammer. Die Druckbegrenzungseinheit 7 ist im Detektorinnenraum 3 ausgebildet. Die Druckbegrenzungseinheit 7 umfasst eine Begrenzungseinrichtung 6 der ersten Ausführungsform oder der zweiten Ausführungsform. Die Druckbegrenzungseinheit 7 ist am Röntgendetektor 1 ausgebildet. Der Kühlluftpfad 4 verläuft durch den Detektorinnenraum 3, wobei die Druckbegrenzungseinheit 7 im Detektorinnenraum 3 angeordnet ist. Der Kühlluftpfad 4 verläuft entlang zumindest des Teilbereichs des Röntgendetektors 1.
Die 12 zeigt eine beispielhafte Ausführung einer erfindungsgemäßen Detektorvorrichtung 5 in einer siebten Ausführungsform. Die Druckbegrenzungseinheit 7 ist der Kühlkörper 78. Die Begrenzungseinrichtung 6 umfasst mindestens eine Kühlrippe 79. Der Kühlluftpfad 4 verläuft durch den Detektorinnenraum 3, wobei die Druckbegrenzungseinheit 7, 78 im Detektorinnenraum 3 angeordnet ist. Die Kühlrippen 79 sind derart ausgestaltet, dass der Volumenstrom begrenzt wird.
Die 13 zeigt eine beispielhafte Ausführung eines erfindungsgemäßen Kühlkreislaufs 10. Der Kühlkreislauf 10 weist einen Zuluftkanal 11 von einem Luftkanal 17 zu einer Kühleinheit 12, mindestens einen Kühlluftkanal 13 von der Kühleinheit 12 zur Detektorvorrichtung 5, und einen Abluftkanal 16 von der Detektorvorrichtung 5 zum Luftkanal 17 auf. Mindestens ein weiterer Kühlluftkanal 13 ist mit einer Komponente 15, 15' verbunden. Der Luftkanal 17 ist vom Rotor eines Computertomographiesystems umfasst. Die Kühleinheit 12 kann einen Lüfter umfassen. Die Kühleinheit 12 kann als Luft- oder Wasserkühler ausgestaltet sein. Die Kühleinheit 12 kann Luft aus dem Luftkanal 17, beispielsweise mittels eines Lüfters, ansaugen und anschließend kühlen. Ein Lüfter oder Ventilator transportiert die gekühlte Luft in den Kühlluftkanal 13 zur Detektorvorrichtung 5 und den Komponenten 15, 15'. Der Lüfter bzw. Ventilator kann mit bis zu 3000 Umdrehungen pro Minute betrieben werden, bevorzugt kann der Lüfter bzw. Ventilator mit 500 bis 800 Umdrehungen pro Minute betrieben werden. Die durch die Detektorvorrichtung 5 und die Komponenten 15, 15' erwärmte Luft wird über den Abluftkanal 16 zum Luftkanal 17 und zurück zur Kühleinheit 12 transportiert.
Die 14 zeigt eine beispielhafte Ausführung eines erfindungsgemäßen Computertomographiesystems 31 mit einer erfindungsgemäßen Detektorvorrichtung. Das Computertomographiesystem 31 beinhaltet eine Gantry 33 mit einem Rotor 35. Der Rotor 35 umfasst den Kühlkreislauf, eine Röntgenquelle 37 und eine Detektoreinheit 29 aufweisend mindestens eine erfindungsgemäße Detektorvorrichtung. Der Patient 39 ist auf der Patientenliege 41 gelagert und ist entlang der Rotationsachse z 43 durch die Gantry 33 bewegbar. Zur Steuerung und Berechnung der Schnittbilder wird eine Recheneinheit 45 verwendet. Eine Eingabeeinrichtung 47 und eine Ausgabevorrichtung 49 sind mit der Recheneinheit 45 verbunden.
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102004055752 A1 [0006]
DE 102013226666 A1 [0007]
DE 102014201741 A1 [0008]
DE 102008051045 A1 [0009]

Claims

Detektorvorrichtung (5) aufweisend einen Kühlluftpfad (4) zum Kühlen eines Röntgendetektors (1) und ferner aufweisend: a. einen den Röntgendetektor (1) umgebenden Detektorinnenraum (3), wobei der Kühlluftpfad (4) durch zumindest einen Teilbereich des Detektorinnenraums (3) verläuft, und b. eine entlang des Kühlluftpfads (4) angeordnete Druckbegrenzungseinheit (7) mit einer Begrenzungseinrichtung (6), c. wobei die Begrenzungseinrichtung (6) dazu ausgelegt ist, basierend auf einem einströmenden Kühlluftstrom einen begrenzten Volumenstrom entlang des Kühlluftpfads (4) am Röntgendetektor (1) entlang zu führen.
Detektorvorrichtung (5) nach Anspruch 1, wobei eins aus einer Höhe (71), einer Breite (72), einer Tiefe, einer Einlassöffnung (8) oder/und einer Auslassöffnung (9) der Begrenzungseinrichtung (6) dazu ausgelegt ist, basierend auf einem einströmenden Kühlluftstrom einen Volumenstrom zu begrenzen.
Detektorvorrichtung (5)nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Begrenzungseinrichtung (6) einen Verwirbelungskörper (73) umfasst.
Detektorvorrichtung (5) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Verwirbelungskörper (73) ein Gitter ist.
Detektorvorrichtung (5) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Detektorvorrichtung (5) ferner ein Luftleitelement (77) aufweist, welches dazu ausgelegt ist, den begrenzten Volumenstrom an einem Teilbereich des Röntgendetektors (1) entlang zu führen.
Detektorvorrichtung (5) nach einem der vorangehenden Ansprüche, aufweisend einen mit dem Röntgendetektor (1) thermisch leitend verbundenen Kühlkörper (78), welcher vom begrenzten Volumenstrom umströmbar ist.
Detektorvorrichtung (5) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Druckbegrenzungseinheit (7) relativ zum Detektorinnenraum (3) stromabwärts angeordnet ist.
Detektorvorrichtung (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Druckbegrenzungseinheit (7) im Detektorinnenraum angeordnet ist.
Detektorvorrichtung (5) nach Anspruch 8, wobei der Kühlkörper (78) von der Druckbegrenzungseinheit (7) umfasst ist.
Detektorvorrichtung (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Druckbegrenzungseinheit (7) relativ zum Detektorinnenraum (3) stromaufwärts angeordnet ist und wobei die Begrenzungseinrichtung (6) dazu ausgelegt ist, basierend auf dem in die Druckbegrenzungseinheit (7) einströmenden Kühlluftstrom den begrenzten Volumenstrom aus der Druckbegrenzungseinheit (7) entlang des Kühlluftpfads (4) in den Detektorinnenraum zu leiten.
Detektorvorrichtung (5) nach Anspruch 10, wobei die Begrenzungseinrichtung (6) ein Ventil (75) umfasst.
Detektorvorrichtung (5) nach Anspruch 11, wobei das Ventil (75) einen Schaltpunkt (55) zum automatischen Öffnen des Ventils (75) aufweist.
Detektorvorrichtung (5) nach den Ansprüchen 5 und einem der Ansprüche 11 oder 12, wobei ein durch das Ventil (75) geleiteter Teilvolumenstrom mittels des Luftleitelements (77) vom Teilbereich des Röntgendetektors (1) abgeschirmt ist.
Medizinisches Gerät aufweisend eine Detektorvorrichtung (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 und einen Kühlkreislauf (10) aufweisend a. einen Zuluftkanal (11) von einem Luftkanal (17) zu einer Kühleinheit (12), b. mindestens einen Kühlluftkanal (13) von der Kühleinheit (12) zur Detektorvorrichtung (5), und c. einen Abluftkanal (16) von der Detektorvorrichtung (5) zum Luftkanal (17).
Medizinisches Gerät nach Anspruch 14, wobei das medizinische Gerät ein Computertomographiesystem (31) ist.
Medizinisches Gerät nach Anspruch 15, wobei der Luftkanal (17) von einem Rotor (35)umfasst ist.
Medizinisches Gerät nach einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei mindestens ein weiterer Kühlluftkanal mit einer Komponente (15, 15') verbunden ist.