DE102021214335B3

DE102021214335B3 - Energieversorgungsschaltung für ein CT-System

Info

Publication number: DE102021214335B3
Application number: DE102021214335.0A
Authority: DE
Inventors: Shameem Kabir CHAUDHURY; Thomas Hilderscheid; Christian Holland-Nell; Daniel Müller
Original assignee: Siemens Healthcare GmbH
Current assignee: Siemens Healthineers Ag De
Priority date: 2021-12-14
Filing date: 2021-12-14
Publication date: 2023-03-30
Anticipated expiration: 2041-12-15
Also published as: CN116262043B; US11918391B2; US20230181130A1; CN116262043A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Energieversorgungsschaltung (20, 30) für ein CT-System (70). Die Energieversorgungsschaltung (20, 30) umfasst eine stationäre Energieverteilungseinrichtung (1), eine mitrotierende Vorspannungsversorgungseinrichtung (5), einen Standardenergieversorgungspfad (2) mit einer Energieübertragungseinrichtung (3) zwischen der stationären Energieverteilungseinrichtung (1) und der mitrotierenden Vorspannungsversorgungseinrichtung (5) und einen alternativ zuschaltbaren Serviceenergieversorgungspfad (8) mit einer Spannungsschutzeinrichtung (9, 12). Es wird auch ein Computertomographiesystem (70) beschrieben. Es wird ferner ein Herstellungsverfahren zum Herstellen einer Energieversorgungsschaltung für ein CT-System (70) beschrieben. Überdies wird ein Verfahren zum Betreiben eines CT-Systems (70) beschrieben.

Description

Die Erfindung betrifft eine Energieversorgungsschaltung für ein Computertomographiesystem. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Computertomographiesystem. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer Energieversorgungsschaltung für ein Computertomographiesystem. Überdies betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Computertomographiesystems.
Ein Computertomographiesystem, kurz CT-System, muss von Zeit zu Zeit gewartet und repariert werden. Beispielsweise muss die Röntgenquelle in der Scaneinheit des CT-Systems ersetzt werden. Bei einer solchen Wartungsmaßnahme muss der damit befasste Techniker gegen Gefahren durch Elektrizität geschützt werden. Hierfür muss eine Energieübertragungseinheit, welche zum Beispiel einen Schleifring, der elektrische Energie vom stationären Teil der Scaneinheit des CT-Systems auf die drehbaren Elemente der Scaneinheit des CT-Systems überträgt, umfasst, vom Stromnetz getrennt werden.
Die neue Generation von photonenzählenden Röntgendetektoren benötigt eine kontinuierliche Versorgung mit einer Vorspannung. Wenn die Vorspannung unterbrochen wird, benötigt der Röntgendetektor lange Zeit, d.h. mehrere Stunden, um sein thermisches Gleichgewicht wieder zu erreichen. Wird die Röntgenquelle ausgetauscht, so wird meistens auch der Röntgendetektor vom Stromnetz abgekoppelt. Daher müssen nach jedem Austausch der Röntgenquelle Kalibrierungsprozesse erfolgen. Mithin wird für einen Austausch einer Röntgenquelle ein ganzer Arbeitstag benötigt, was zeit- und kostenaufwändig ist.
Für eine Aufrechterhaltung der Vorspannung für einen Röntgendetektor während einer Wartung umfasst ein CT-System für die Vorspannungsversorgungseinrichtung (im Englischen bias voltage supply), welche dem rotierenden Teil der Scaneinheit angehört, einen zusätzlichen, zu dem Schleifring alternativen Stromanschluss, der im Folgenden auch als Serviceeingang bezeichnet wird. Dieser zusätzliche Stromanschluss erhält elektrischen Strom über ein sogenanntes Servicekabel. Das Servicekabel verläuft von einer auch als Schaltschrank bezeichneten stationären Energieverteilungseinrichtung (im Englischen als power distributor oder electrical cabinet bezeichnet) zu der Vorspannungsversorgungseinrichtung und liefert dem Detektor während eines Wartungsvorgangs elektrischen Strom, wenn die Gantry bzw. der rotierende Teil der Scaneinheit sich nicht dreht. Die Vorspannungsversorgungseinrichtung, welche sich, wie bereits erwähnt, mit dem rotierenden Teil mitdreht, weist einen ersten Gleichrichter an ihrem für den Normalbetrieb vorgesehenen Stromanschluss bzw. Eingang auf. Zusätzlich umfasst die Vorspannungsversorgungseinrichtung einen zweiten Gleichrichter an ihrem alternativen Stromanschluss, auch als Serviceeingang bezeichnet, wobei beide Gleichrichter zusammen eine Zwischenspannung liefern.
Nachdem das Servicekabel für einen Wartungsvorgang mit der Vorspannungsversorgungseinrichtung verbunden ist, wird der Stromnetzanschluss der stationären Energieverteilungseinrichtung durch einen Schalter von einer elektrischen Verbindung mit dem Schleifring bzw. allgemein der Energieübertragungseinrichtung getrennt und stattdessen mit dem Servicekabel elektrisch verbunden. Dadurch wird der Schleifring von dem Stromnetz elektrisch getrennt und quasi überbrückt, wobei der bereits erwähnte Serviceeingang der Vorspannungsversorgungseinrichtung über das Servicekabel mit dem Stromnetz verbunden wird. Außerdem wird neben dem Umschalten der elektrischen Verbindung zwischen dem Normalbetrieb und dem Servicebetrieb im Servicebetrieb ein Versorgungskabel mechanisch von dem für den Normalbetrieb genutzten Stromanschluss bzw. Eingang der Vorspannungsversorgungseinrichtung getrennt, um sicherzustellen, dass an dem Schleifring keine gefährliche elektrische Spannung anliegt, falls an dem Stromanschluss ein Gleichrichter defekt ist. Wird jedoch das Versorgungskabel aus Versehen nicht von dem im Normalbetrieb genutzten Stromanschluss der Vorspannungsversorgungseinrichtung getrennt, so kann ein Techniker bei einer defekten Gleichrichterdiode bei Berührung des Schleifrings einen Stromschlag bekommen und möglicherweise ernsthaft verletzt werden.
In der Druckschrift DE 10 2014 201 805 A1 ist ein bildgebendes medizinisches Gerät offenbart mit einem feststehenden und einem hierzu beweglich gelagerten Geräteteil, wobei am feststehenden Geräteteil eine Leistungsquelle angeordnet ist und am beweglichen Geräteteil eine Anzahl von Hauptverbrauchern, eine Anzahl von Nebenverbrauchern und ein Energiespeicher angeordnet sind, wobei zwischen dem feststehenden Geräteteil und dem beweglichen Geräteteil eine Energieübertragungsstrecke angeordnet ist, die dazu eingerichtet ist, Energie vom feststehenden Geräteteil auf den beweglichen Geräteteil zu übertragen, wobei eine Energie abgebende Komponente der Energieübertragungsstrecke am feststehenden Geräteteil mit der Leistungsquelle verbunden ist und eine Energie aufnehmende Komponente der Energieübertragungsstrecke am beweglichen Geräteteil mit dem oder jedem Hauptverbraucher und mit dem oder jedem Nebenverbraucher über Schaltmittel schaltbar verbunden und mit dem Energiespeicher verbunden ist, und wobei der Energiespeicher mit dem oder jedem Nebenverbraucher schaltbar verbunden ist.
Die Druckschrift DE 10 2014 221 461 A1 betrifft die Energieübertragung zwischen einem stationären Modul und einer rotierbaren Gantry eines Computertomographen. Am stationären Teil des CT wird mit Hilfe eines Hochfrequenzgenerators eine Wechselspannung erzeugt, die in einen Primärkreis eines Lufttransformators eingespeist wird, wobei der Primärkreis am stationären Modul angeordnet ist. Aufgrund der Wechselspannung erzeugt der Primärkreis ein magnetisches Wechselfeld, welches seinerseits im Sekundärkreis des Lufttransformators eine Spannung induziert, welcher auf der Gantry angeordnet ist.
Die Druckschrift US 7 634 046 B2 offenbart ein Computertomographiesystem mit einem rotierenden Teil und einem stationären Teil, der den rotierenden Teil drehbar lagert, und mit einem Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler zur Erzeugung eines Wechselstroms für die Stromversorgung einer Leiteranordnung. Zur Energieversorgung des rotierenden Teils weist das rotierende Teil mindestens einen induktiven Koppler auf, der ausschließlich positionsabhängig in einen Abschnitt der gesamten Länge der Leiteranordnung eingreift und elektrische Energie aus der Leiteranordnung auskoppelt.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Energieversorgungsschaltung für ein CT-System mit erhöhter Sicherheit für eine Wartungsperson zu entwickeln, wobei trotzdem ein verzögerungsfreier Weiterbetrieb des CT-Systems nach einer Wartung ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird durch eine Energieversorgungsschaltung für ein CT-System gemäß Patentanspruch 1, durch ein Computertomographiesystem gemäß Patentanspruch 9, durch ein Verfahren zum Herstellen einer Energieversorgungsschaltung für ein CT-System gemäß Patentanspruch 10 und durch ein Verfahren zum Betreiben eines CT-Systems gemäß Patentanspruch 11 gelöst.
Die erfindungsgemäße Energieversorgungsschaltung für ein CT-System weist eine stationäre Energieverteilungseinrichtung auf. Eine solche stationäre Energieverteilungseinrichtung empfängt von einem stationären Stromnetz elektrischen Strom und verteilt und übermittelt den elektrischen Strom an eine mit dem rotierenden Teil der Scaneinheit des CT-Systems mitrotierende Vorspannungsversorgungseinrichtung, die ebenfalls Teil der erfindungsgemäßen Energieversorgungsschaltung ist. Die Vorspannungsversorgungseinrichtung dient dazu, den von der stationären Energieverteilungseinrichtung empfangenen elektrischen Strom in Gleichstrom mit einer vorbestimmten elektrischen Vorspannung zu wandeln und mit der elektrischen Vorspannung den Röntgendetektor bzw. die Module des Röntgendetektors des CT-Systems zu versorgen. Die erfindungsgemäße Energieversorgungsschaltung umfasst auch einen Standardenergieversorgungspfad mit einer elektrischen Energieübertragungseinrichtung. Als Standardenergieversorgungspfad soll in diesem Zusammenhang ein Energieübertragungspfad für den Normalbetrieb eines CT-Systems verstanden werden. Als Normalbetrieb soll ein bestimmungsgemäßer Betrieb eines CT-Systems zur Bildgebung eines Untersuchungsobjekts verstanden werden. Die elektrische Energieübertragungseinrichtung des Standardenergieversorgungspfads umfasst eine technische Funktionalität zur Übertragung elektrischer Energie zwischen einem stationären und einem rotierenden Teil des Standardenergieversorgungspfads. Bevorzugt umfasst die Energieübertragungseinrichtung einen Schleifring und korrespondierende Schleifringkontakte als elektrischen Kontakt zwischen der stationären Energieverteilungseinrichtung und der mitrotierenden Vorspannungsversorgungseinrichtung. Sie kann aber auch elektrisch leitende Spulen, d.h. Induktionsspulen zur berührungslosen Übertragung elektrischer Energie umfassen.
Weiterhin umfasst die erfindungsgemäße Energieversorgungsschaltung einen alternativ zuschaltbaren Energieversorgungspfad, auch als Serviceenergieversorgungspfad bezeichnet, zwischen der stationären Energieverteilungseinrichtung und der mitrotierenden Vorspannungsversorgungseinrichtung. Der alternativ zuschaltbare Energieversorgungspfad weist nun anders als herkömmliche Anordnungen eine Spannungsschutzeinrichtung auf. Durch das technische Mittel der Spannungsschutzeinrichtung im alternativ zuschaltbaren Energieversorgungspfad wird ein Techniker bei Wartungsarbeiten geschützt, wobei trotzdem aus technischen Gründen dauerhaft mit Energie zu versorgende Bauelemente des rotierenden Teils der Scaneinheit des CT-Systems, wie zum Beispiel der Röntgendetektor, insbesondere wenn es sich um einen photonenzählenden Röntgendetektor handelt, auch während der Wartungsarbeiten durchgehend mit elektrischer Energie versorgt werden, so dass eine Wiederaufnahme des Betriebs des CT-Systems nach dem Wartungsvorgang ohne Zeitverzögerung möglich ist. Das erfindungsgemäße Computertomographiesystem weist eine Scaneinheit zur Akquisition von Rohdaten von einem Patienten mit einem Röntgendetektor, vorzugsweise einem Halbleiter-Röntgendetektor, auf. Ein solcher Halbleiter-Röntgendetektor ist vorzugsweise als photonenzählender Röntgendetektor ausgebildet. Mit einem solchen photonenzählenden Röntgendetektor lassen sich Röntgenstrahlen spektral aufgelöst erfassen. Das erfindungsgemäße Computertomographiesystem umfasst auch eine Steuerungseinrichtung zum Ansteuern der Scaneinheit und eine erfindungsgemäße Energieversorgungsschaltung zur Bereitstellung von elektrischer Energie für die Scaneinheit. Das erfindungsgemäße Computertomographiesystem teilt die Vorteile der erfindungsgemäßen Energieversorgungsschaltung. Insbesondere wird mit dem erfindungsgemäßen Computertomographiesystem ein hohes Sicherheitsniveau bei gleichzeitig guter Wartungseffizienz und niedrigen wartungsbedingten Ausfallzeiten erreicht.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen einer Energieversorgungsschaltung für ein CT-System wird eine stationäre Energieverteilungseinrichtung mit einer mitrotierenden Vorspannungsversorgungseinrichtung über einen Standardenergieversorgungspfad mit einer Energieübertragungseinrichtung, beispielsweise einem Schleifring und Bürsten als elektrischer Kontakt, zwischen der stationären Energieverteilungseinrichtung und der mitrotierenden Vorspannungsversorgungseinrichtung verbunden. Weiterhin wird, beispielsweise in regelmäßigen vorbestimmten Wartungsintervallen, ein alternativ zuschaltbarer Energieversorgungspfad mit einer Spannungsschutzeinrichtung zwischen der stationären Energieverteilungseinrichtung und der mitrotierenden Vorspannungsversorgungseinrichtung eingerichtet. Vorteilhaft wird durch die Verwendung der Spannungsschutzeinrichtung erreicht, dass Wartungspersonal während des Servicebetriebs auch bei einem Defekt in der Vorspannungsversorgungseinrichtung vor einem Stromschlag geschützt ist.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben eines CT-Systems wird ein CT-System im Normalbetrieb zur medizinischen Bildgebung betrieben, wobei eine Energieversorgung eines Röntgendetektors des CT-Systems über einen Standardenergieversorgungspfad, welcher zwischen einer stationären Energieverteilungseinrichtung und einer mitrotierenden Vorspannungsversorgungseinrichtung des CT-Systems verläuft, erfolgt. Weiterhin wird, wenn eine Wartung beabsichtigt ist, vom Normalbetrieb in den Wartungsbetrieb gewechselt, wobei von der Energieversorgung des Röntgendetektors über den Standardenergieversorgungspfad zur Energieversorgung über einen Serviceenergieversorgungspfad, welcher eine Spannungsschutzeinrichtung zwischen der stationären Energieverteilungseinrichtung und der mitrotierenden Vorspannungsversorgungseinrichtung umfasst, umgeschaltet wird. In dem Wartungsbetrieb wird eine durch die Spannungsschutzeinrichtung geschützte Wartung des CT-Systems durchgeführt. Vorteilhaft wird durch die Verwendung der Spannungsschutzeinrichtung erreicht, dass Wartungspersonal während des Servicebetriebs auch bei einem Defekt in der Vorspannungsversorgungseinrichtung vor einem Stromschlag geschützt ist und die Stromversorgung des Röntgendetektors trotzdem weiter aufrechterhalten wird.
Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung, wobei die Ansprüche einer Anspruchskategorie auch analog zu den Ansprüchen und Beschreibungsteilen zu einer anderen Anspruchskategorie weitergebildet sein können und insbesondere auch einzelne Merkmale verschiedener Ausführungsbeispiele bzw. Varianten zu neuen Ausführungsbeispielen bzw. Varianten kombiniert werden können.
In einer Variante der erfindungsgemäßen Energieversorgungsschaltung umfasst die Spannungsschutzeinrichtung eine passive Spannungsschutzeinrichtung oder ist vorzugsweise gar als passive Spannungsschutzeinrichtung ausgebildet. Vorteilhaft besteht ein Spannungsschutz für eine Wartungsperson unabhängig von einer Funktionsfähigkeit einer aktiven Schaltung.
In einer bevorzugten Variante der erfindungsgemäßen Energieversorgungsschaltung mit passiver Spannungsschutzeinrichtung umfasst die Spannungsschutzeinrichtung einen Umschalter und einen Isolationstransformator. Vorteilhaft kann mit Hilfe des Umschalters zwischen dem Standardenergieversorgungspfad und dem alternativ zuschaltbaren Energieversorgungspfad, d.h. dem Serviceenergieversorgungspfad, je nach Bedarf gewechselt werden. Weiterhin isoliert der Isolationstransformator die Vorspannungsversorgungseinrichtung galvanisch vom Stromnetz. Mit einem Transformator wird eine für den Servicebetrieb notwendige elektrische Wechselspannung übertragen und zugleich eine galvanische Trennung zwischen der stationären Energieverteilungseinrichtung und der Vorspannungsversorgungseinrichtung geschaffen. Hierdurch wird insbesondere bei defektem Gleichrichter in der Vorspannungsversorgungseinrichtung ein Schutz vor einer erhöhten elektrischen Spannung gegenüber der Schutzerde erzielt.
In einer alternativen Variante der erfindungsgemäßen Energieversorgungsschaltung umfasst die Spannungsschutzeinrichtung eine aktive Spannungsschutzeinrichtung oder ist vorzugsweise sogar als aktive Spannungsschutzeinrichtung ausgebildet. Eine aktive Spannungsschutzeinrichtung erlaubt eine Funktion einer Notabschaltung für den Fall eines potentiell gefährlichen Defekts. Eine Energieübertragung an die Vorspannungsversorgungseinrichtung wird nur dann unterbrochen, wenn es zu einem potentiell gefährlichen Defekt kommt.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Energieversorgungsschaltung mit aktiver Spannungsschutzeinrichtung umfasst die Spannungsschutzeinrichtung einen Schalter zum Trennen des Standardenergieversorgungspfads von der Vorspannungsversorgungseinrichtung durch einen Schaltvorgang. Statt des Schalters kann auch ein Umschalter zum Umschalten zwischen dem Standardenergieversorgungspfad und dem Serviceenergieversorgungspfad verwendet werden. Weiterhin umfasst die erfindungsgemäße Energieversorgungsschaltung mit aktiver Spannungsschutzeinrichtung eine vorzugsweise stationärseitige Relaisschaltung mit einem auf der rotierenden Seite, vorzugsweise an der Vorspannungserzeugungseinrichtung, angeordneten Steuerschalter, welcher dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit von einem detektierten Wert einer an dem im Normalbetrieb genutzten Stromversorgungseingang der Vorspannungsversorgungseinrichtung anliegenden elektrischen Spannung das Relais der Relaisschaltung zu deaktivieren. Die Versorgungsspannung der Relaisschaltung kann von der stationären Energieverteilungseinrichtung oder alternativ von der Vorspannungsversorgungseinrichtung geliefert werden.
Dabei liegen die Relaisschaltung und der Steuerschalter vorzugsweise an jeweils gegenüberliegenden Endpunkten des Serviceenergieversorgungspfads der erfindungsgemäßen Energieversorgungschaltung. Als Deaktivierung soll ein Sperren des Relais verstanden werden. Ein Sperren eines Relais kann zum Beispiel durch eine Federkraft eines von dem Relais umfassten Ankers, mit dem ein elektrischer Kontakt gelöst wird, erzielt werden. Ein Aktivieren des Relais kann durch eine Krafteinwirkung durch ein Magnetfeld, welches durch einen magnetischen Fluss, der durch einen ferromagnetischen Kern einer von einem elektrischen Strom durchflossenen Erregerspule des Relais erzeugt wird, erreicht werden, wobei ein elektrischer Kontakt geschlossen wird.
Vorteilhaft kann eine Wartungsperson vor einem aufgrund eines Defekts am im Normalbetrieb genutzten Stromversorgungseingang und damit auch vor der an der Energieübertragungseinrichtung anliegenden elektrischen Spannung geschützt werden. Dieser Mechanismus wird nur bei Vorliegen eines Defekts, insbesondere des Gleichrichters in dem Standardenergieversorgungspfad bzw. an dem im Normalbetrieb genutzten Stromversorgungseingang der Vorspannungsversorgungseinrichtung, ausgelöst. Eine vollständige Unterbrechung der Stromversorgung des Röntgendetektors erfolgt also auch nur in diesem Notfall. Bei dieser Variante wird die Wartungsperson aktiv vor defektbedingten Stromschlägen geschützt. Für den Fall einer stationärseitigen Relaisschaltung wird in einem Notfall durch das Sperren des Relais auch der Serviceenergieübertragungspfad vor einer möglicherweise gefährlichen Spannung geschützt.
Bevorzugt ist der Steuerschalter auch dazu eingerichtet, das Relais in Abhängigkeit von dem gemessenen Wert der elektrischen Spannung an dem im Normalbetrieb genutzten Stromversorgungseingang, also dem Eingang im Standardenergieversorgungspfad, zu aktivieren. Als Aktivierung des Relais soll ein Schalten des Relais auf Durchlass verstanden werden. Vorteilhaft kann zum Beispiel bei einem Abschalten des Standardenergieversorgungspfads der Serviceenergieversorgungspfad automatisiert freigeschaltet werden, so dass ein Wechsel des Betriebsmodus vereinfacht ist.
In einer Variante der erfindungsgemäßen Energieversorgungsschaltung mit aktiver Schutzschaltung umfasst der Serviceenergieversorgungspfad eine Energieversorgungsleitung und eine parallel angeordnete Signalübertragungsleitung, auch als Steuerungsleitung bezeichnet, für eine Übertragung eines Steuersignals des Steuerschalters an das vorzugsweise stationärseitige Relais. Vorteilhaft kann der alternativ zuschaltbare Serviceenergieversorgungspfad von der Vorspannungsversorgungseinrichtung aus zu- oder abgeschaltet werden. Da die Gefahr für eine Wartungsperson durch einen Defekt in der Vorspannungsversorgungseinrichtung verursacht wird, ist eine Detektion des Defekts und eine Ansteuerung der Zu- oder Abschaltung von der Vorspannungsversorgungseinrichtung aus vorteilhaft.
Bevorzugt umfasst die erfindungsgemäße Energieversorgungsschaltung eine Überwachungseinheit zum Überwachen einer elektrischen Eingangsspannung der Vorspannungsversorgungseinrichtung im für den Normalbetrieb genutzten Energieübertragungspfad, also dem Standardenergieversorgungspfad bzw. an dem Gleichrichter, welcher an dem Eingang der Vorspannungsversorgungseinrichtung zum Standardenergieversorgungspfad liegt. Die Überwachungseinheit ist dazu eingerichtet, an den bereits beschriebenen Steuerschalter ein Signal zum Sperren des Relais zu übermitteln, für den Fall, dass die Überwachungseinheit detektiert, dass die überwachte elektrische Eingangsspannung einen vorbestimmten Schwellwert überschreitet. Zur Überwachung der Eingangsspannung kann die Überwachungseinheit einen Spannungssensor umfassen, der am Eingang der Vorspannungsversorgungseinrichtung im für den Normalbetrieb genutzten Energieübertragungspfad angeordnet ist. Vorteilhaft kann bei einem Defekt in der Vorspannungsversorgungseinrichtung während einer Wartung ein Stromfluss durch den Serviceübertragungspfad verhindert werden und damit eine an der Vorspannungsversorgungseinrichtung oder einem Energieübertragungspfad anliegende gefährliche elektrische Spannung vermieden werden.
In einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines CT-Systems, welche insbesondere dann genutzt werden kann, wenn die Spannungsschutzeinrichtung eine aktive Spannungsschutzeinrichtung umfasst, wird in dem Wartungsbetriebsmodus eine elektrische Spannung am Standardenergieversorgungspfad automatisiert überwacht und der Serviceenergieversorgungspfad wird für den Fall, dass detektiert wird, dass die überwachte elektrische Spannung einen vorbestimmten Schwellwert überschreitet, automatisch unterbrochen. Der Schwellwert kann vorzugsweise den Wert 0 V oder einen geringfügigen Spannungswert, beispielsweise 0,1 V, umfassen, wenn keine nennenswerte elektrische Spannung im Standardenergieversorgungspfad während einer Wartung toleriert werden soll. Der Schwellwert kann aber auch einen unter Sicherheitsgesichtspunkten festgelegten höheren Spannungswert umfassen.
Konkrete technische Mittel zur Überwachung und Unterbrechung des Serviceenergieversorgungspfades können zum Beispiel die bereits erwähnte Relaisschaltung mit einem auf der rotierenden Seite des CT-Systems angeordneten Steuerschalter sowie die ebenfalls erwähnte Überwachungseinheit zur Überwachung der elektrischen Spannung am Standardenergieversorgungspfad bzw. am Eingang der Vorspannungsversorgungseinrichtung am Standardenergieversorgungspfad umfassen. Vorteilhaft wird während der Wartung des CT-Systems die Stromversorgung des Röntgendetektors aufrechterhalten und gleichzeitig durch die automatisierte Überwachung und Unterbrechungsmöglichkeit der Stromzufuhr eine Gefährdung einer Wartungsperson unterbunden.
Die Erfindung wird im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Figuren anhand von Ausführungsbeispielen noch einmal näher erläutert. Dabei sind in den verschiedenen Figuren gleiche Komponenten mit identischen Bezugsziffern versehen. Die Figuren sind in der Regel nicht maßstäblich. Es zeigen:

1 schematisch eine herkömmliche Energieversorgungsschaltung eines CT-Systems,
2 eine schematische Darstellung einer Energieversorgungsschaltung eines CT-Systems gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
3 eine schematische Darstellung einer Energieversorgungsschaltung eines CT-Systems gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
4 ein Flussdiagramm, welches ein Herstellungsverfahren zum Herstellen einer Energieversorgungsschaltung für ein CT-System gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht,
5 ein Flussdiagramm, welches ein Herstellungsverfahren zum Herstellen einer Energieversorgungsschaltung für ein CT-System gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht,
6 ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren zum Betreiben einer Energieversorgungsschaltung für ein CT-System gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht,
7 eine schematische Darstellung eines CT-Systems gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.

1 zeigt schematisch eine herkömmliche Energieversorgungsschaltung 10 eines CT-Systems (nicht gezeigt). Die Energieversorgungsschaltung 10 umfasst eine in 1 auf der linken Seite des Bildes gezeigte stationäre Energieverteilungseinrichtung 1, die auch als Schaltschrank bezeichnet wird, und eine in 1 auf der rechten Seite des Bildes gezeigte rotierende Vorspannungsversorgungseinrichtung 5, die an dem rotierenden Teil 4 des CT-Systems, auch als Drehkranz bezeichnet, angeordnet ist. Die Energieverteilungseinrichtung 1 umfasst einen Stromnetzanschluss bzw. Netzeingang 1a, welcher in 1 auf der linken Seite der Zeichnung gezeigt ist. Der Stromnetzanschluss 1a ist mit einem Umschalter 7 elektrisch verbunden, der ebenfalls Teil der Energieverteilungseinrichtung 1 ist. Mit dem Umschalter 7 kann zwischen einem Standardenergieversorgungspfad 2 und einem Serviceenergieversorgungspfad 8 hin- und hergeschaltet werden. Der Standardenergieversorgungspfad 2 wird im Normalbetrieb des CT-Systems für eine Stromversorgung der Vorspannungsversorgungseinrichtung 5 genutzt. Mit dem Standardenergieversorgungspfad 2 ist als Energieübertragungseinrichtung ein Schleifring 3 des CT-Systems verbunden, der über Bürsten des rotierenden Teils 4 (siehe auch in 7) durch diesen rotierenden Teil 4 elektrisch kontaktiert werden kann. Neben dem Standardenergieversorgungspfad 2 umfasst die herkömmliche Energieversorgungsschaltung 10 auch einen alternativen Serviceenergieversorgungspfad 8. Der alternative Serviceenergieversorgungspfad 8 wird bei Bedarf, d.h. wenn der Standardenergieversorgungspfad 2 unterbrochen wird, durch Schalten des Umschalters 7 aktiviert, so dass im Servicebetrieb eine elektrische Verbindung des Stromnetzanschlusses 1a über den alternativen Serviceenergieversorgungspfad 8 mit der mitrotierenden Vorspannungsversorgungseinrichtung 5 hergestellt ist. Die Vorspannungsversorgungseinrichtung 5 weist zwei parallel geschaltete Gleichrichter 5a auf, die den beiden unterschiedlichen Energieversorgungspfaden 2, 8 zugeordnet sind und den als Wechselstrom gelieferten Netzstrom in Gleichstrom wandeln. Außerdem umfasst die Vorspannungsversorgungseinrichtung 5 einen Spannungswandler 5b, mit dem eine geeignete elektrische Vorspannung am Vorspannungsversorgungsausgang 6 (rechts in 1 gezeigt) der Vorspannungsversorgungseinrichtung 5 erzeugt wird. Die erzeugte elektrische Vorspannung wird einem in 1 nur schematisch dargestellten Röntgendetektor 6a des CT-Systems bereitgestellt. Im Servicebetrieb wird vor dem Beginn von Wartungsarbeiten noch zusätzlich ein Stecker 2a in dem Standardenergieversorgungspfad 2 gezogen, um den Schleifring 3 und damit auch die stationäre Energieverteilungseinrichtung 1 von der Vorspannungsversorgungseinrichtung 5 mechanisch und elektrisch zu trennen. Auf diese Weise kann es bei einem defekten Gleichrichter 5a nicht zu einem Stromrückfluss nach Erde kommen, wenn eine Wartungsperson den Schleifring 3 aus Versehen berührt. Wie bereits erwähnt, kann es bei Wartungsarbeiten passieren, dass vergessen wird, den Stecker 2a in dem Standardenergieversorgungspfad 2 zu ziehen, was bei einem Defekt eines Gleichrichters 5a zu einer Gefährdung von Wartungspersonal führen kann.
In 2 ist eine schematische Darstellung einer Energieversorgungsschaltung 20 eines CT-Systems gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Die in 2 gezeigte Energieversorgungsschaltung 20 unterscheidet sich von der in 1 gezeigten herkömmlichen Energieversorgungsschaltung 10 dadurch, dass der alternative Serviceenergieversorgungspfad 8 einen Isolationstransformator 9 umfasst. Durch die Integration eines solchen Transformators 9 in den alternativen Serviceenergieversorgungspfad 8 ist der Serviceeingang der Vorspannungsversorgungseinrichtung 5 während einer Wartung nicht direkt bzw. nicht galvanisch über den Umschalter 7 mit dem Stromnetzanschluss 1a verbunden. Der Isolationstransformator 9 trennt also die Vorspannungsversorgungseinrichtung 5 galvanisch vom Stromnetzanschluss 1a. Auf diese Weise kann über den Serviceenergieversorgungspfad 8 bei defektem Gleichrichter 5a keine gefährliche elektrische Spannung relativ zur Schutzerde des Standardenergieversorgungspfads 2 auf den Schleifring 3 übertragen werden. Auch die in 2 gezeigte Energieversorgungsschaltung kann einen in 2 nicht gezeigten Stecker 2a (siehe 1) umfassen, der an derselben Stelle wie in 1 angeordnet ist und vor anstehenden Wartungsarbeiten herauszuziehen ist. Wie bereits erwähnt, bildet in diesem Fall die passive Spannungsschutzeinrichtung 9 in 2 einen zusätzlichen Schutz für eine Wartungsperson, der auch dann funktioniert, wenn der Stecker 2a von Beginn der Wartung aus Versehen nicht gezogen wurde.
In 3 ist eine schematische Darstellung einer Energieversorgungsschaltung 30 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung mit aktiver Spannungsschutzeinrichtung 12 gezeigt. Anstatt eines Isolationstransformators 9 umfasst der in 3 gezeigte Serviceenergieversorgungspfad 8 ein Relais 12 auf der Seite der stationären Energieverteilungseinrichtung 1 und einen Steuerschalter 13 auf der Seite der Vorspannungsversorgungseinrichtung 5, mit dem das Relais 12 bzw. eine Spule 12a des Relais 12 über eine Steuerungsleitung 8a angesteuert werden kann. Daneben umfasst der Serviceenergieversorgungspfad 8 auch eine Energieversorgungsleitung 8b, mit der bei geschlossenem Schalter 12b des Relais 12, d.h. wenn das Relais 12 auf Durchlass geschaltet ist, im Servicebetrieb Energie von der Energieverteilungseinrichtung 1 an die Vorspannungsversorgungseinrichtung 5 übertragen werden kann.
Teil der Vorspannungsversorgungseinrichtung 5 ist auch eine Überwachungseinheit 14, mit der eine elektrische Spannung an dem Gleichrichter 5a am Eingang der Vorspannungsversorgungseinrichtung 5 für den Standardenergieversorgungspfad 2 überwacht wird. Hierzu kann die Überwachungseinheit 14 einen Spannungssensor und eine Spannungsmesseinheit umfassen. Der Spannungssensor kann zum Beispiel an dem Gleichrichter 5a angeordnet sein. Wenn der Standardenergieversorgungspfad 2 nicht zur Energieübertragung genutzt wird, also beispielsweise im Servicebetrieb, so wird ein Schalter 11 in der Energieverteilungseinrichtung 1 geöffnet, d.h. der Standardenergieversorgungspfad 2 wird gesperrt, und die Überwachungseinheit 14 aktiviert das Relais 12, um den Serviceenergieversorgungspfad 8 bzw. die davon umfasste Energieversorgungsleitung 8b mit dem Stromnetzanschluss 1a elektrisch zu verbinden. Wenn im Servicebetrieb an dem Eingang der Vorspannungsversorgungseinrichtung 5 zum Standardenergieversorgungspfad 2, zum Beispiel aufgrund eines defekten Gleichrichters 5a, eine elektrische Spannung anliegt, so detektiert die Überwachungseinheit 14 diese elektrische Spannung, beispielsweise durch eine Messung mit einem Spannungssensor, und deaktiviert das Relais 12 durch Ansteuerung des Steuerschalters 13. Mit einer Deaktivierung ist gemeint, dass das Relais 12 in einen Sperrzustand versetzt wird. Durch die Deaktivierung des Relais 12 durch den Steuerschalter 13 werden gefährliche elektrische Spannungen an dem Schleifring 3 oder anderen Bauelementen, die gewartet werden sollen, vermieden, während der Serviceenergieversorgungspfad 8 aktiv ist. Das Relais 12 arbeitet im Zusammenwirken mit dem Steuerschalter 13 und der Überwachungseinheit 14 als eine Art Notschalter, mit dem automatisiert ein Defekt in der Vorspannungsversorgungseinrichtung 5 erkannt und der Serviceenergieversorgungspfad 8 in einem solchen Fall aktiv gesperrt wird. Auch die in 3 gezeigte Energieversorgungsschaltung kann einen Stecker 2a (siehe 1) umfassen, der an derselben Stelle wie in 1 angeordnet ist und vor anstehenden Wartungsarbeiten herauszuziehen ist. Wie bereits erwähnt, kann es bei Wartungsarbeiten passieren, dass dieser Stecker 2a versehentlich nicht vorab gezogen wurde und in diesem Fall die beschriebene Spannungsschutzeinrichtung 12 automatisch zum Einsatz kommt, wenn eine gefährliche elektrische Spannung an der Vorspannungsversorgungseinrichtung 5 auftritt.
In 4 ist ein Flussdiagramm 400 gezeigt, welches ein Verfahren zum Herstellen einer Energieversorgungsschaltung für ein CT-System mit einer passiven Spannungsschutzeinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
Bei dem Schritt 4.1 wird eine stationäre Energieverteilungseinrichtung 1 mit einer mitrotierenden Vorspannungsversorgungseinrichtung 5 über einen Standardenergieversorgungspfad 2 verbunden. Dabei wird der Standardenergieversorgungspfad 2 mit einem Schleifring 3 und korrespondierenden Bürstenkontakten als elektrischer Kontakt zwischen der stationären Energieverteilungseinrichtung 1 und der mitrotierenden Vorspannungsversorgungseinrichtung 5 ausgebildet.
Bei dem Schritt 4.II wird ein alternativ zuschaltbarer Serviceenergieversorgungspfad 8 zwischen der stationären Energieverteilungseinrichtung 1 und der mitrotierenden Vorspannungsversorgungseinrichtung 5 ausgebildet.
Bei dem Schritt 4.III wird ein Isolationstransformator 9 in dem alternativ zuschaltbaren Serviceenergieversorgungspfad 8 zwischen der stationären Energieverteilungseinrichtung 1 und der mitrotierenden Vorspannungsversorgungseinrichtung 5 ausgebildet.
In 5 ist ein Flussdiagramm 500 gezeigt, welches ein alternatives Verfahren zum Herstellen einer Energieversorgungsschaltung für ein CT-System mit einer aktiven Spannungsschutzeinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:

Bei dem Schritt 5.1 wird eine stationäre Energieverteilungseinrichtung 1 mit einer mit dem rotierenden Teil des CT-Systems mitrotierenden Vorspannungsversorgungseinrichtung 5 über einen Standardenergieversorgungspfad 2 elektrisch verbunden. Dabei wird der Standardenergieversorgungspfad 2 mit einem Schleifring 3 als elektrischer Kontakt zwischen der stationären Energieverteilungseinrichtung 1 und der mitrotierenden Vorspannungsversorgungseinrichtung 5 ausgebildet. In dem Standardenergieversorgungspfad 2 wird stationärseitig ein elektrischer Schalter 11 ausgebildet, mit dem die Verbindung der stationären Energieverteilungseinrichtung 1 zu dem Standardenergieversorgungspfad 2 vor Beginn des Servicebetriebs unterbrochen werden kann.
Bei dem Schritt 5.II wird ein alternativ zuschaltbarer Serviceenergieversorgungspfad 8 zwischen der stationären Energieverteilungseinrichtung 1 und der mitrotierenden Vorspannungsversorgungseinrichtung 5 ausgebildet. Dabei werden ein Steuerungspfad mit einer Steuerungsleitung 8a und ein Energieübertragungspfad mit einer Energieversorgungsleitung 8b ausgebildet. Auf der Seite der Energieverteilungseinrichtung 1 wird in den Serviceenergieversorgungspfad 8 anstatt eines Isolationstransformators 9 ein Relais 12 integriert und auf der Seite der Vorspannungsversorgungseinrichtung 5 wird in den Serviceenergieversorgungspfad 8 ein Steuerschalter 13 integriert, der dazu eingerichtet ist, das Relais 12 bzw. eine Spule 12a des Relais 12 über die Steuerungsleitung 8a anzusteuern.

Bei geschlossenem Schalter 12b des Relais 12 kann auf diese Weise im Servicebetrieb Energie von der Energieverteilungseinrichtung 1 an die Vorspannungsversorgungseinrichtung 5 übertragen werden.
Bei dem Schritt 5.III wird in die Vorspannungsversorgungseinrichtung 5 auch eine Überwachungseinheit 14 integriert, mit der die elektrische Spannung an einem Gleichrichter 5a am Eingang der Vorspannungsversorgungseinrichtung 5 für den Standardenergieversorgungspfad 2 überwachbar ist. Wird durch die Überwachungseinheit 14 im Servicebetrieb eine elektrische Spannung am Eingang der Vorspannungsversorgungseinrichtung 5 für den Standardenergieversorgungspfad 2 detektiert, so wird vorsorglich das Relais 12 über den Steuerschalter 13 deaktiviert, so dass kein Strom über den Serviceenergieversorgungspfad 8 fließen kann.
In 6 ist ein Flussdiagramm 600 gezeigt, welches ein Verfahren zum sicheren Betreiben eines erfindungsgemäßen CT-Systems veranschaulicht. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:

Bei dem Schritt 6.1 wird ein CT-System im Normalbetrieb zur medizinischen Bildgebung genutzt. In diesem Modus wird der Röntgendetektor vom Stromnetz aus über eine Energieverteilungseinrichtung 1, einen Standardenergieversorgungspfad 2 und eine Vorspannungsversorgungseinrichtung 5 mit elektrischer Energie versorgt.
Bei dem Schritt 6.II wird von dem Normalbetrieb in den Wartungsbetrieb bzw. Servicebetrieb gewechselt. Dazu wird der Standardenergieversorgungspfad 2 durch das Öffnen eines elektrischen Schalters 11 unterbrochen. Weiterhin wird ein Relais 12 durch einen Steuerschalter 13 angesteuert, so dass die Spule des Relais aktiviert wird und den Schalter 12b des Relais 12 schließt bzw. auf Durchlass schaltet. Nun wird der Röntgendetektor über den Serviceenergieversorgungspfad 8 mit elektrischer Energie versorgt.
Bei dem Schritt 6.III erfolgt durch eine Überwachungseinheit 14 während des Servicebetriebs eine Überwachung der elektrischen Spannung U_E am Eingang der Vorspannungsversorgungseinrichtung 5 zum Standardenergieversorgungspfad 2.
Bei dem Schritt 6.IV wird durch die Überwachungseinheit 14 ermittelt, ob die elektrische Spannung U_E am Eingang der Vorspannungsversorgungseinrichtung 5, der mit dem Standardenergieversorgungspfad 2 elektrisch verbunden ist, einen vorbestimmten Schwellwert U_max überschreitet.

Für den Fall, dass detektiert wird, dass die Eingangsspannung U_E den vorbestimmten Wert U_max überschreitet, was in 6 mit „y“ gekennzeichnet ist, wird zu dem Schritt 6.V übergegangen. Für den Fall, dass der vorbestimmte Wert U_max nicht überschritten wird, was in 6 mit „n“ gekennzeichnet ist, wird zu dem Schritt 6.VI zurückgekehrt.
Bei dem Schritt 6.V wird ein Steuerschalter 13 aktiviert, der wiederum das Relais 12 zum Öffnen des Schalters 12b veranlasst, so dass der Serviceenergieversorgungspfad 8 unterbrochen wird und verhindert wird, dass weiter eine möglicherweise gefährliche elektrische Spannung U_E am Eingang der Vorspannungsversorgungseinrichtung 5 anliegt.
Bei dem Schritt 6.VI wird ermittelt, ob in den Normalbetriebsmodus, d.h. zu dem Schritt 6.I übergegangen werden soll. Falls diese Frage bejaht wird, was in 6 mit „y“ gekennzeichnet ist, wird zu dem Schritt 6.I übergegangen. Andernfalls, was in 6 mit „n“ gekennzeichnet ist, wird zu dem Schritt 6.III zurückgekehrt und die Überwachung der Eingangsspannung U_E im Servicebetrieb fortgesetzt.
In 7 ist schematisch eine Querschnittdarstellung eines CT-Systems 70 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Das CT-System 70 umfasst dabei als beweglichen Teil einen Drehkranz 4 und als statischen Teil einen Halterahmen 72. Der Drehkranz 4 ist hierbei bezüglich des Halterahmens 72 um eine senkrecht zur Bildebene stehende Achse z im Zentrum des Drehkranzes 4 drehbar gelagert. Auf dem Drehkranz 4 ist ein Röntgendetektor 6a in einer elektrischen Isolierung 73 angeordnet. Die Vorspannungsversorgungseinrichtung 5 ist verbunden mit einem Standardenergieversorgungspfad 2, welcher eine Energie aufnehmende Komponente 3a aufweist, die eine stationäre Energieverteilungseinrichtung 1 elektrisch kontaktiert. Der Standardenergieversorgungspfad 2 umfasst auch den bereits in 1 gezeigten Stecker 2a, mit dem der Standardenergieversorgungspfad 2 bei Bedarf unterbrochen werden kann.
Eine auf dem Halterahmen 72 angeordnete Energie abgebende Komponente 3 des Standardenergieversorgungspfads 2 ist mit einer Leistungsquelle verbunden, welche durch einen Netzanschluss bzw. die bereits erwähnte stationäre Energieverteilungseinrichtung 1 gegeben sein kann. Die Leistungsquelle 1, der Standardenergieversorgungspfad 2 und die Vorspannungsversorgungseinrichtung 5 bilden zusammen mit den entsprechenden Verbindungsleitungen die wesentlichen Komponenten einer ersten Stromversorgung. Die Energie aufnehmende Komponente 3a und die Energie abgebende Komponente 3 können dabei jeweils als Spulen eines Spulenpaars für eine induktive Energieübertragung oder als ein Schleifring 3 mit einem Schleifringkontakt 3a ausgebildet sein.
Der Röntgendetektor 6a weist eine Schicht eines Halbleitermaterials 74 auf, welche derart angebracht ist, dass eine von einer Röntgenquelle 6b erzeugte (und ggf. durch ein im Innenraum 75 des Drehkranzes 4 positioniertes Objekt teilweise gestreute und/oder absorbierte) Röntgenstrahlung (nicht näher dargestellt) auf dem Halbleitermaterial 74 auftrifft. Das Halbleitermaterial kann hierbei insbesondere durch Cadmiumtellurid oder Cadmiumzinktellurid, oder auch durch einen vergleichbaren Halbleiter mit ähnlichen relevanten Eigenschaften gegeben sein.
Das Halbleitermaterial 74 ist mit einer Vorspannungsversorgungseinrichtung 5 derart verschaltet, dass durch die Vorspannungsversorgungseinrichtung 5 eine Vorspannung an das Halbleitermaterial 74 angelegt werden kann. Weiter ist das Halbleitermaterial 74 thermisch mit einem Heizelement 77 und einem Kühlelement 78 gekoppelt. Das Heizelement 77 ist dazu eingerichtet, das Halbleitermaterial 74 zu beheizen, um dort die Beweglichkeit freier Ladungsträger zu erhöhen. Hierdurch wird einerseits eine Sättigung der Störstellen im Halbleitermaterial 74 erleichtert, andererseits die Linearität für freie Ladungsträger, welche durch von der Röntgenquelle 6b emittierte Röntgenstrahlung im Halbleitermaterial 74 erzeugt werden, erhöht. Das Kühlelement 78 ist dazu eingerichtet, die Temperatur des Halbleitermaterials 74 zu verringern, wenn diese infolge einer einfallenden Röntgenstrahlung einen kritischen Wert einnimmt.
Das Heizelement 77 und das Kühlelement 78 sind mit einer (nicht gezeigten) Regeleinrichtung verbunden, welche dazu eingerichtet ist, die Temperatur des Halbleitermaterials 74 zu regeln, und hierbei insbesondere durch ein Heizen die Beweglichkeit freier Ladungsträger weiter ermöglicht, wenn die Stromversorgung über den Standardenergieversorgungspfad 2 abgeschaltet ist. Hierfür ist die Regeleinrichtung mit einem nicht näher dargestellten Temperatursensor verbunden, welcher eine Temperatur des Halbleitermaterials 74 misst.
Für den Ruhemodus, vorstehend auch als Servicebetriebsmodus bezeichnet, in welchem die Stromversorgung über den Standardenergieversorgungspfad 2 abgeschaltet ist, wobei zur Sicherheit zusätzlich der in diesem Standardenergieversorgungspfad 2 befindliche Stecker 2a gezogen wird, weist das CT-System einen Serviceenergieversorgungspfad 8 auf, welcher über die Vorspannungsversorgungseinrichtung 5, die einen in 2 gezeichneten Gleichrichter 5a und einen Spannungswandler 5b umfasst, mit dem Röntgendetektor 6a verbunden ist.
Der Serviceenergieversorgungspfad 8 umfasst eine am Drehkranz 4 angeordnete Energie aufnehmende Komponente 79b und eine wenigstens teilweise am Halterahmen 72 angeordnete Energie abgebende Komponente 79a. Die Energie aufnehmende Komponente 79b ist vorliegend durch einen Anschluss für einen Stecker gebildet. Die Energie abgebende Komponente 79a umfasst einen Stecker sowie ein Kabel welches den Serviceenergieversorgungspfad 8 bildet. Die Leistungsquelle 1, vorstehend auch als Energieverteilungseinrichtung bezeichnet, umfasst einen Umschalter 7 zum Umschalten zwischen dem Standardenergieversorgungspfad 2 und dem Serviceenergieversorgungspfad 8, einen Stromnetzanschluss 1a sowie einen Isolationstransformator 9 zur galvanischen Trennung des Drehkranzes 4 vom Stromnetz im Servicebetrieb.
Die Energie aufnehmende Komponente 79b und die Energie abgebende Komponente 79a des Serviceenergieversorgungspfads 8 können aber, alternativ zur dargestellten Ausführungsform, oder auch zusätzlich hierzu, ein Paar von Induktionsspulen für eine induktive Energieübertragung umfassen.
Im Ruhezustand bzw. Servicebetrieb wird somit im Halbleitermaterial 74 des Röntgendetektors 6a weiterhin durch die Vorspannung der Vorspannungsversorgungseinrichtung 5 eine durch das Heizelement 77 bzw. das Kühlelement 78 eingestellte Temperatur das Gleichgewicht der Besetzungszustände der Störstellen aufrechterhalten, wobei nun die Leistung über den Serviceenergieversorgungspfad 8 zugeführt wird.
Aufgrund der elektrischen Isolierung 73 und des Gleichrichters 5a (nicht gezeigt) der Vorspannungsversorgungseinrichtung 5 ist der Drehkranz 4, bis auf den Röntgendetektor 6a selbst, im Ruhezustand spannungsfrei, so dass in dieser Zeit Wartungs- oder Reparaturarbeiten, welche nicht den Röntgendetektor 6a betreffen, durchgeführt werden können.
Die am Drehkranz 4 für die Bilderzeugung angeordneten Verbraucher, wie zum Beispiel die Röntgenquelle 6b, bilden somit eine erste Menge an Komponenten, welche im Betriebszustand des CT-Systems 70 über den Standardenergieversorgungspfad 2 mit Leistung versorgt werden. Infolge der Isolierung 73 und der schaltungstechnischen Trennung mittels des Gleichrichters 5a (nicht gezeigt) bilden die Vorspannungsversorgungseinrichtung 5, das Heizelement 77 und das Kühlelement 78 eine zweite Menge an Komponenten, welche im Ruhezustand, also bei Abschalten des Standardenergieversorgungspfades 2 über den Serviceenergieversorgungspfad 8 mit Leistung versorgt werden, um das Halbleitermaterial 74 des Röntgendetektors 6a möglichst in einem betriebsfähigen Zustand zu halten.
Auch im normalen Betriebszustand des CT-Systems 70 wird dabei das Halbleitermaterial 74 des Röntgendetektors 6a durch die Komponenten der zweiten Menge betriebsfähig gehalten, wobei ggf. während einer einzelnen Röntgenaufnahme das Heizelement 78 abgeschaltet werden kann. Im Betriebszustand können hierbei die Komponenten der zweiten Menge ihre Leistung durch den Standardenergieversorgungspfad 2 beziehen, sodass die Stromversorgung über den Serviceenergieversorgungspfad 8 die Leistungsversorgung der zweiten Menge an Komponenten lediglich im Ruhezustand übernimmt.
Es wird abschließend noch einmal darauf hingewiesen, dass es sich bei den vorhergehend detailliert beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren lediglich um Ausführungsbeispiele handelt, welche vom Fachmann in verschiedenster Weise modifiziert werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Weiterhin schließt die Verwendung der unbestimmten Artikel „ein“ bzw. „eine“ nicht aus, dass die betreffenden Merkmale auch mehrfach vorhanden sein können. Ebenso schließt der Begriff „Einheit“ nicht aus, dass diese aus mehreren Komponenten besteht, die gegebenenfalls auch räumlich verteilt sein können.

Claims

Energieversorgungsschaltung (20, 30) für ein CT-System (70), aufweisend: - eine stationäre Energieverteilungseinrichtung (1), - eine mitrotierende Vorspannungsversorgungseinrichtung (5), - einen Standardenergieversorgungspfad (2) mit einer Energieübertragungseinrichtung (3) zwischen der stationären Energieverteilungseinrichtung (1) und der mitrotierenden Vorspannungsversorgungseinrichtung (5), - einen alternativ zuschaltbaren Serviceenergieversorgungspfad (8) mit einer Spannungsschutzeinrichtung (9, 12).
Energieversorgungsschaltung nach Anspruch 1, wobei die Spannungsschutzeinrichtung eine passive Spannungsschutzeinrichtung (9) umfasst.
Energieversorgungsschaltung nach Anspruch 1, wobei die Spannungsschutzeinrichtung eine aktive Spannungsschutzeinrichtung (12) umfasst.
Energieversorgungsschaltung nach Anspruch 2, wobei die Spannungsschutzeinrichtung (9) einen Umschalter (7) und einen Isolationstransformator (9) umfasst.
Energieversorgungsschaltung nach Anspruch 3, wobei die Spannungsschutzeinrichtung (12) eine Relaisschaltung (12) mit einem auf der rotierenden Seite angeordneten Steuerschalter (13) umfasst.
Energieversorgungsschaltung nach Anspruch 5, wobei die Relaisschaltung (12) eine stationärseitige Relaisschaltung umfasst.
Energieversorgungsschaltung nach Anspruch 6, wobei der alternativ zuschaltbare Serviceenergieversorgungspfad (8) - eine Energieversorgungsleitung (8b) und - eine parallele Signalübertragungsleitung (8a) für eine Übertragung eines Steuersignals des Steuerschalters (13) an die stationärseitige Relaisschaltung (12) umfasst.
Energieversorgungsschaltung nach Anspruch 6 oder 7, umfassend eine Überwachungseinheit (14) zum Überwachen einer elektrischen Eingangsspannung (U_E) der Vorspannungsversorgungseinrichtung (5) im Standardenergieversorgungspfad (2), welche dazu eingerichtet ist, an den Steuerschalter (13) ein Signal zum Sperren des Relais der Relaisschaltung (12) zu übermitteln, für den Fall, dass die Überwachungseinheit (14) detektiert, dass die überwachte elektrische Eingangsspannung (U_E) einen vorbestimmten Schwellwert (U_max) überschreitet.
Computertomographiesystem (70), aufweisend: - eine Scaneinheit zur Akquisition von Rohdaten von einem Patienten mit einem Röntgendetektor (6a), - eine Steuerungseinrichtung zum Ansteuern der Scaneinheit, - eine Energieversorgungsschaltung (20, 30) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zur Bereitstellung von elektrischer Energie für die Scaneinheit.
Verfahren zum Herstellen einer Energieversorgungsschaltung für ein CT-System (70), aufweisend die Schritte: - Verbinden einer stationären Energieverteilungseinrichtung (1) mit einer mitrotierenden Vorspannungsversorgungseinrichtung (5) über einen Standardenergieversorgungspfad (2) mit einer Energieübertragungseinrichtung (3) zwischen der stationären Energieverteilungseinrichtung (1) und der mitrotierenden Vorspannungsversorgungseinrichtung (5), - Einrichten eines alternativ zuschaltbaren Serviceenergieversorgungspfades (8) mit einer Spannungsschutzeinrichtung (9, 12) zwischen der stationären Energieverteilungseinrichtung (1) und der mitrotierenden Vorspannungsversorgungseinrichtung (5).
Verfahren zum Betreiben eines CT-Systems (70), aufweisend die Schritte: - Betreiben des CT-Systems (70) im Normalbetrieb zur medizinischen Bildgebung, wobei eine Energieversorgung eines Röntgendetektors (6a) des CT-Systems (70) über einen Standardenergieversorgungspfad (2), welcher zwischen einer stationären Energieverteilungseinrichtung (1) und einer mitrotierenden Vorspannungsversorgungseinrichtung (5) des CT-Systems (70) verläuft, erfolgt, - Wechseln vom Normalbetrieb in einen Wartungsbetrieb, wobei von der Energieversorgung des Röntgendetektors (6a) über den Standardenergieversorgungspfad (2) zur Energieversorgung über einen Serviceenergieversorgungspfad (8), welcher eine Spannungsschutzeinrichtung (9, 12) zwischen der stationären Energieverteilungseinrichtung (1) und der mitrotierenden Vorspannungsversorgungseinrichtung (5) umfasst, umgeschaltet wird, - Durchführen einer durch die Spannungsschutzeinrichtung (9, 12) geschützten Wartung des CT-Systems (70).
Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Schutz durch die Spannungsschutzeinrichtung die Schritte umfasst: - automatisiertes Überwachen einer elektrischen Spannung (U_E) am Standardenergieversorgungspfad (2), - automatisiertes Unterbrechen des Serviceenergieversorgungspfads (8) für den Fall, dass detektiert wird, dass die überwachte elektrische Spannung (U_E) einen vorbestimmten Schwellwert (U_max) überschreitet.