JP2002159487A

JP2002159487A - Ｘ線ｃｔ装置

Info

Publication number: JP2002159487A
Application number: JP2001274244A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Suzuki; 力鈴木; Hiroshi Takano; 博司高野; Hidekazu Makino; 英一牧野; Takaaki Furubiki; 孝明古曳; Akira Kurome; 明黒目
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 2000-09-12
Filing date: 2001-09-10
Publication date: 2002-06-04

Abstract

(57)【要約】【課題】スキャナ回転部材に設けた開口部を横断する回
転磁束及び電磁ノイズと、前記回転部材の回転によって
生じる騒音を大幅に低減することができるダイレクトド
ライブ方式のスキャナ回転機構によりスキャナ回転を高
速化して、スキャン時間を短縮し、心臓等の動きのある
臓器の撮影を可能とするＸ線ＣＴ装置を提供する。【解決手段】Ｘ線ＣＴ装置のスキャナ回転部材を回転子
とし、この回転子に回転子鉄心と複数の導体とを設けて
これらの導体を短絡環に接続し、該回転子を挟み対峙す
る位置に配置した少なくとも１組の固定子鉄心と固定子
巻線とから成る固定子とを有し、前記固定子巻線に３相
交流電流を流して回転磁界を発生させ、この回転磁界に
より前記回転子を回転させる構成としたダイレクトドラ
イブ方式のスキャナ回転機構とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はＸ線ＣＴ装置に係わ
り、特にスキャナを高速に回転させてスキャン時間を短
縮するのに好適なスキャナ回転機構を備えたＸ線ＣＴ装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】Ｘ線ＣＴ装置は、Ｘ線管から扇状のＸ線
ビームを被検体に照射し、該被検体を透過したＸ線を前
記Ｘ線管と対向する位置に配置したＸ線検出器で検出
し、この検出したデータを画像処理して前記被検体の断
層像を得るものである。

【０００３】前記Ｘ線検出器は、円弧状に配列された数
百にも及ぶ検出素子群で構成され、被検体を挟んでＸ線
管に対向して配置されており、検出器素子の数に対応し
た数の放射状に分布するＸ線通路を形成し、Ｘ線管と検
出器が一体となって被検体の周りを少なくとも180度以
上回転させて一定の角度ごとに被検体の透過Ｘ線を検出
する。

【０００４】このＸ線ＣＴ装置において、近年、“短時
間で広い範囲のスキャンが可能”、“体軸方向に連続し
たデータが得られ、これによって三次元画像の生成が可
能になる”などの特徴により、ヘリカルスキャンやスパ
イラルスキャンと呼ばれるら旋ＣＴが急激に普及した。

【０００５】このら旋ＣＴは、上記Ｘ線管とＸ線検出器
を被検体の周りに連続して回転させると共に被検体を載
置した天板を移動させることで広範囲に亘る多層の断層
像データを計測して、このデータにより画像を再構成す
ることによって三次元のＣＴ画像と撮影にかかる時間を
大幅に短縮することを可能としたものである。

【０００６】すなわち、Ｘ線ＣＴ装置は、通常は複数の
ユニットから構成され、Ｘ線管とＸ線検出器を被検体の
周りに回転させて前記被検体を透過したＸ線データを計
測するスキャナと、前記被検体を載置する天板を備えた
被検体テーブルと、前記スキャナで計測したデータを画
像処理して再構成画像を生成する画像処理装置と、この
画像処理装置で再構成した画像を表示する画像表示装置
と、各種の操作指令を入力する操作卓及びシステム全体
を制御するシステムコントローラ等から構成されてい
る。この中で、スキャナは、被検体にＸ線を照射するＸ
線照射手段であるＸ線管と、このＸ線管から放射された
Ｘ線をファンビーム状にコリメートするコリメータと、
Ｘ線管を冷却する冷却装置と、Ｘ線管に高電圧を印加す
るための高電圧発生装置と、被検体を透過したＸ線を検
出する多チャンネルのＸ線検出器と、このＸ線検出器の
微弱な電気的出力を増幅する増幅器と、これらを支持し
て中央に被検者を位置させるため円形の穴を設けた回転
部材と、この回転部材を回転自在に支持するフレーム
と、このフレームに固定され上記回転部材の回転動作を
なさせる減速機とモータ、及び前記回転部材と減速機出
力軸を連結するベルト（通常は歯付きベルトが用いられ
る）等から構成される。このような構成のスキャナにお
いて、前記モータを回転させると、モータ出力軸の回転
動力は減速機を介して減速され、ベルトを介して上記回
転部材と連結され、Ｘ線管とＸ線検出器が被検者の周囲
を回転して、所定角度毎のＸ線投影データを取得（撮
影、またはスキャンと呼ぶ場合がある）するようになっ
ている。Ｘ線管や高電圧発生ユニット等を搭載した回転
部材は、カウンターウエイト搭載が可能であるため回転
軸周りの質量バランスを得ることは容易であり、かつ高
速始動の必要もなく、概ね一定の速度で回転すれば良い
ことから、モータはオープンループ制御による誘導モー
タを用いることが多い。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、Ｘ線Ｃ
Ｔ装置においては、ら旋ＣＴの普及により診断技術は格
段に進歩したが、さらに心臓等の動きのある臓器に対す
る撮影の要求も生じて来ている。

【０００８】このような要求に応えるためには、Ｘ線管
とＸ線検出器の回転速度を上げてスキャン時間を短縮す
る必要がある。すなわち、上記スキャナの回転部材の回
転速度を上げなければならない。このスキャン時間は、
心臓以外の臓器では１ｓ／回転でも問題はないが、心臓
等の動きのある臓器では、前記の１ｓ／回転では不足で
あり、0.７ｓ／回転から0.５ｓ／回転へ、さらには0.３
ｓ／回転といった高速回転の短時間スキャンが求められ
る。

【０００９】しかし、上記した従来のスキャナ回転駆動
機構を用いて0.７ｓ／回転以下の高い回転速度で回転さ
せると、歯付きベルトによる風切り騒音が７０ｄＢを越
える。Ｘ線ＣＴ装置は、静粛さが要求される病院内の検
査室で使用されることから、上記騒音は被検者及び操作
者にとっては耳障りなものとなり静粛な駆動方式が望ま
れる。この騒音問題を解決し、高速回転を図るには、減
速機やベルトを介して回転部材を回転させるのではな
く、前記回転部材そのものをモータの回転子とする、い
わゆるダイレクトドライブ方式（以下、ＤＤ方式と呼
ぶ）を利用する必要がある。このＤＤ方式には二つの方
式があり、その一つは前記回転部材に回転力を発生させ
るために永久磁石を用いる方式と、他の一つは、前記回
転部材の周囲に回転磁界を発生させて該回転部材に誘起
した誘導起電力を利用する方式である。しかしながら、
上記永久磁石を用いる方式では、上記回転部材の中央部
には被検者を出し入れするための直径が１０００ｍｍ程
度の円形の穴（被検者挿入用開口部）が設けられている
ので、これにより直径が１０００ｍｍ程度の中空の形状
を有する回転子を永久磁石を用いて実現しようとする
と、装置が大型となると共に製作上の困難さが伴い、か
つコスト高となって経済性の面でも問題がある。これに
対して、誘導起電力を利用する方式では、回転子外周に
発生する回転磁束が前記回転部材の中空を貫通すること
になるので、この時、被検者がペースメーカを装着して
いたり、心電計を装着している場合は、前記中空を通る
回転磁束によって前記装置が誤動作する要因となること
が考えられ好ましくない。

【００１０】さらに、永久磁石、誘導起電力いずれを用
いた方式のものでも、多大な電磁ノイズが外部に漏出
し、前記微弱な電気的出力を増幅する増幅器の信号にノ
イズが混入して最終的に得られる画像の品質を低下させ
ることも考えられる。このような電磁ノイズの問題を解
決するには、前記回転部材を含むＤＤモータをシールド
するなどの策を講じなければならないので、スキャナは
大型なものとなり、高速回転を阻害する要因になりかね
ない。

【００１１】そこで、本発明の目的は、スキャナ回転部
材に設けた開口部を横断する回転磁束及び電磁ノイズ
と、前記回転部材の回転によって生じる騒音とを大幅に
低減することができるダイレクトドライブ方式のスキャ
ナ回転機構によりスキャナ回転を高速化して、スキャン
時間を短縮し、心臓等の動きのある臓器の撮影を可能と
するＸ線ＣＴ装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的は、以下の手段
によって達成される。（1）Ｘ線を被検者に照射するＸ線照射手段と、前記被
検者を挟み該Ｘ線照射手段と対向配置したＸ線検出手段
と、前記被検者を配置する開口部を設け、少なくとも前
記Ｘ線照射手段とＸ線検出手段を搭載して前記被検者の
周りを回転させる回転部材と、この回転部材を回転駆動
させる回転駆動手段と、前記回転部材及び回転駆動手段
を支持するフレームとを有し、前記Ｘ線検出手段で検出
した被検者の透過Ｘ線情報を処理して該被検者の断層画
像を得るＸ線ＣＴ装置において、前記回転駆動手段は、
前記回転部材を回転子とし、この回転子に複数の導体を
設けてこれらの導体を接続し、該回転子を挟み対峙する
位置に配置した少なくとも１組の固定子鉄心と固定子巻
線とから成る固定子と、前記固定子巻線に回転磁界を発
生させるための交流電流を供給する回転磁界発生用電源
とを有し、前記発生した回転磁界により前記回転子を回
転させて前記回転部材を回転させるように構成する。（2）前記回転子は、前記回転子鉄心の回転軸の内周と
外周のそれぞれに設けた短絡環と、これらの短絡環の両
端に接続された複数の導体とで構成しても良いし、ある
いは前記回転子鉄心の概ね同一円周面内に設けた直径の
異なる２つの短絡環と、これらの短絡環の両端に接続さ
れた複数の導体とで構成しても良い。（3）前記回転子鉄心は、複数のスロットを打ち抜いた
ケイ素鋼板を積層して形成し、前記導体を前記複数のス
ロットにおさめ、これらの導体の両端を前記短絡環に接
続する。（4）前記回転子に取付けた冷却フィンと，該フィンか
らの冷却風を案内するダクトカバーと，該ダクトカバー
に取付けた冷却用ファンと，前記固定子の温度を検出す
る温度センサと，該温度センサの温度情報により前記フ
ァンを制御する制御装置とを備えて、前記固定子を冷却
する。（５）前記回転部材の回転数を検出する回転数検出器を
備え，この回転数検出器で検出した前記回転部材の回転
数情報を前記制御装置に入力して前記ファンからの送風
量を制御する。（６）前記ダクトカバーには透磁性の良い材料を用いる
か、あるいはシールド材を前記ダクトカバーに貼り付け
て前記固定子から発生する電気的ノイズをシールドす
る。

【００１３】このように構成することによって、前記回
転子の外周部もしくは片側面に配置した固定子と、前記
回転子の内周部もしくは他側面に配置した固定子とから
生じる回転磁束は、上記２つの固定子外部に漏出するこ
となく、回転子の回転トルクに利用できる。これによ
り、製作の難しい大口径の永久磁石を必要とせずに、電
磁ノイズの影響を受けない高画質の画像と低騒音のダイ
レクトドライブ方式によるスキャナの高速回転ができ、
スキャン時間を短縮して心臓等の動きのある臓器の撮影
も可能とするＸ線ＣＴ装置を提供することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明について図１〜図６
の実施例を用いて詳細に説明する。（1）ダイレクトドライブ方式によるスキャナ回転機構（実施例１）図１に本発明によるＸ線ＣＴ装置のダイレ
クトドライブ方式スキャナ回転機構の第一の実施例を示
す。図１（a）は斜視図、（b）は正面図、（c）は（b）
のＢ−Ｂ断面図である。Ｘ線管とＸ線検出器などを搭載
して回転させる回転部材をダイレクトドライブモータ
（ＤＤモータ）の回転子２として用い、この回転子２
は、スロットを打ち抜いたケイ素鋼板を積層して形成し
た回転子鉄心（図示省略）と、該回転子２の回転軸（Ｘ
軸）方向に設けた２つの短絡環４、６と、該短絡環４、
６に接続した複数の導体８とで構成される。

【００１５】これらの短絡環４、６と導体８の電気材料
には、従来の誘導電動機と同様に銅、アルミニウムを用
い、前記スロットに各導体８をおさめてこれらの導体を
前記短絡環４、６に接続すると、後述の固定子側で発生
した回転磁界によって前記導体８に電圧を誘起し、この
電圧により該導体８に電流が流れて回転子２にトルクを
発生して該回転子は回転する。

【００１６】なお、導体８は、この導体に流れる電流に
よって発生するトルクの高調波成分で生じる騒音を低減
するために、Ｘ軸に対してわずかに角度を持たせた構造
とするのが好ましい。

【００１７】前記回転子２の周囲には、該回転子２の円
周方向に分割して、二組の固定子１０、１６を対向する
位置に配設し、これらの固定子には多相交流を供給して
回転磁界を発生するための後述の固定子巻線を巻く。

【００１８】なお、図１の実施例においては、回転磁界
を発生するための固定子及びこれに巻いた固定子巻線を
２つ設けた例をあげたが、本発明は分割数に限定するも
のではなく、３以上設けても良く、あるいは分割せずに
全周方向としても良い。ただし、分割した場合はそれら
の固定子はほぼ同一のものとし、かつ固定子間の間隔を
等しくした方が、回転子を速度むら無く円滑に回転させ
る上で重要なことである。

【００１９】固定子と回転子の形状や位置関係の詳細は
後述するが、各固定子１０、１６は、外周固定子１４、
２０と、内周固定子１２、１８からなり、回転子２を挟
み込んで配設する。

【００２０】２２は、回転子２に取り付けるリング部材
で、このリング部材２２は、大口径のベアリング２６を
介してハウジング２４に連結され、このハウジング２４
により回転自在に支持される。なお、ベアリング２６
は、大口径のもの１つではなく、小径のベアリングを円
周上に複数個配置しても良い。上記ハウジング２４は、
固定部材２８、３０により、前記固定子１０、１６を固
定する。

【００２１】図２は、上記図１で説明した固定子１０、
１６及びこれに巻かれた固定子巻線と回転子２の形状や
位置及び磁束等の関係について、固定子１０を例にあげ
て示した図であり、図１（ｃ）のＥ−Ｅ断面図を示して
いる。図２において、外周固定子１４と、内周固定子１
２には、概ね図２に示す様なスロット（溝）を設け、各
スロット間の凸部には、巻線８８、９０、９２、９４、
９６、９８が巻かれている。巻線８８、９０は、導体８
ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ等から成る回転子２を挟み対峙す
る位置に、巻線９２、９４は導体８ａ、８ｂ、８ｃ、８
ｄ等から成る回転子２を挟み対峙する位置に、巻線９
６、９８は導体８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ等から成る回転
子２を挟み対峙する位置に配置する。

【００２２】この例は、内周固定子１２、外周固定子１
４にＵ、Ｖ、Ｗの位相差１２０°ずつの３相電力を供給
するものとしているため、上記のように対峙する巻線は
３組としているが、相数については、限定しない。各巻
線の巻き方向は、対峙する巻線に同一位相の電流を流し
た時に発生する磁束の方向が同じ方向となるようにす
る。なお、各巻線の巻数や巻き方についてもは限定する
ものでは無く、回転磁界を発生することができればどの
ようなものでも良く、従来の誘導電動機と同様な手法が
利用できる。すなわち、図２では簡略化のために巻線回
数を１回にしたが、磁束密度を高めるために適当な巻数
にすれば良い。また、巻き方も隣り合う複数の凸部を纏
めて、かつ隣り合う相をラップさせて巻く巻き方を適用
して良く、特に限定はしない。さらに、極数についても
限定はしない。この図２に示すものを隣り合って配置
し、２極、４極、またはそれ以上の極数とすれば良く、
前記回転子の回転数は前記極数と前記固定子巻線に供給
する３相交流電圧の周波数とから決まるので、これらは
Ｘ線ＣＴ装置のスキャン時間から最適な値にすれば良
い。固定子１２と固定子１４との間以外に磁束が漏れな
いように（矢印Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３以外に磁束が通らな
い）して磁気結合を高めて効率をあげるために、前記固
定子巻線をおさめるスロットの形状は、図２に示す形状
としたが、この形状に限定するものではなく、さらに磁
気結合を高める意味では、ギャップδも重要であり、可
能なかぎり小さくした方が良い。以上に説明したＤＤ方
式によるスキャナの回転駆動は、商用電源でも可能であ
るが、その回転数を任意に設定できることと、起動から
スキャン時間に対応した回転数まで円滑に立ち上げるこ
と及び立ち上げた後の速度を一定にできることなどか
ら、速度制御が可能なインバータ回路を用いた方が良
い。

【００２３】図３に、インバータ回路を用いて３相交流
電圧を発生し、この電圧を前記固定子巻線に供給する回
路を示す。この図３のインバータ回路は、商用の３相交
流電源Ｕ、Ｖ、Ｗの電圧を３相全波整流回路１２６で直
流電圧に変換し、この直流電圧を６個のスイッチング素
子１０２、１０４、１０６、１０８、１１０、１１２と
これらのスイッチング素子と逆並列に接続されたダイオ
ード１１４、１１６、１１８、１２０、１２２、１２４
で構成された公知のインバータ回路で、任意の周波数の
３相交流電圧に変換して、これを図１に示した第１の実
施例のＤＤモータの固定子巻線に供給するものである。
前記インバータ回路のスイッチング素子１０２、１０
４、１０６、１０８、１１０、１１２には絶縁ゲート形
バイポーラトランジスタ（以下、ＩＧＢＴと略記）が適
しているが、他のスイッチング素子でも良い。このイン
バータ回路の出力電圧ｕ、ｖ、ｗは、内周固定子１２の
固定子巻線９０、９４、９８と外周固定子１４の固定子
巻線８８、９２、９６に供給するために、前記インバー
タ回路のｕ相端子（スイッチング素子１０２とスイッチ
ン素子１０４との接続点）の電圧は対峙する固定子巻
線８８と９０に、ｖ相端子（スイッチング素子１０６と
スイッチン素子１０８との接続点）の電圧は対峙する固
定子巻線９２と９４に、ｗ相端子（スイッチング素子１
１０とスイッチン素子１１２との接続点）の電圧は対峙
する固定子巻線９６と９８に接続する。１２８は、上
記各ＩＧＢＴ１０２、１０４、１０６、１０８、１１
０、１１２を導通、非導通に制御するためのスイッチン
グ信号を発生させるインバータ制御回路で、このインバ
ータ制御回路１２８は、上位のコントローラ１３０によ
り、上記ＩＧＢＴ１０２、１０４、１０６、１０８、１
１０、１１２のスイッチング周波数が設定周波数になる
ように制御する。なお、上記インバータ回路の出力電圧
は、固定子１０の外周固定子１４と内周固定子１２とに
供給するようにしたが、この電圧は固定子１６の外周固
定子２０と内周固定子１８にも供給するようにしても良
いし、別々のインバータ回路を構成してそれぞれ個別に
対応する固定子巻線に供給するようにしても良い。ただ
し、この場合は２個のインバータ回路の出力電圧の位相
は一致させる必要がある。さらに図１の説明でも述べた
ように固定子の分割数を増やしても上記と同様にインバ
ータ回路に接続してＤＤモータを回転駆動することもで
きる。

【００２４】次に以上説明した第１の実施例の動作につ
いて説明する。

【００２５】図３において、上位コントローラ１３０か
らスキャン時間とスキャン開始指令がインバータ制御回
路１２８に入力されると、インバータ制御回路１２８で
は前記スキャン時間に対応した１２０°位相のずれたイ
ンバータ回路のスイッチング周波数指令を生成し、これ
を増幅してスイッチング素子であるＩＧＢＴ１０２〜１
１２のゲートに供給して該ＩＧＢＴをスイッチング駆動
する。これによって駆動されたインバータ回路は前記ス
イッチング周波数指令に対応した３相交流電圧を出力
し、これを外周固定子１４の固定子巻線と内周固定子１
２の固定子巻線に供給することによって、例えば図３の
矢印ベクトルＧ１→Ｇ２→Ｇ３、Ｈ１→Ｈ２→Ｈ３にて
示す方向に回転する回転磁界を発生する。

【００２６】これにより、図２からわかるように、Ｇ１
とＨ１、Ｇ２とＨ２、Ｇ３とＨ３の磁束の方向は同一と
なるように巻線を施してあることから、回転子２の導体
と鎖交する最大磁束はＪ１→Ｊ２→Ｊ３→Ｊ１と回転
し、この回転する磁束によって回転子導体８ａ、８ｂ、
８ｃ、８ｄには起電力が誘起され、これによって前記各
導体に電流が流れてトルクが発生し、回転子２は回転す
る。このとき、前記回転子は前記回転磁界よりも遅れて
回転するので、前記回転磁界の回転速度と回転子の速度
との間には一般の誘導電動機と同様に差が生じる。これ
がすべりである。上記は固定子１０について述べたが、
固定子１６についても同様である。

【００２７】このようにして発生する磁束に注目する
と、回転子の回転に寄与する磁束は、外周側固定子１４
と内周側固定子１２、及び外周側固定子２０と内周側固
定子１８の間のみ生じることから、回転子２の中央部に
設けた開口部内を貫通する磁束がない。さらに、回転磁
束を発生するための固定子は、円周方向の一部にしかな
いので、前記固定子周辺以外に磁束は発生することな
く、かつ永久磁石を用いていないことから、電磁ノイズ
が少なく小型で製作が容易なコスト的にも有利なＤＤモ
ータ方式のスキャナ回転機構が可能となる。

【００２８】（実施例２）図４に、本発明によるＸ線Ｃ
Ｔ装置のダイレクトドライブ方式スキャナ回転機構の第
二の実施例を示す。図４（a）は斜視図、（b）は正面
図、（c）は（b）のＤ−Ｄ断面図である。上記図１の第
１の実施例と異なるのは、主に回転子の形状にある。回
転子３６は、スロットを打ち抜いたケイ素鋼板を積層し
て形成した回転子鉄心（図示省略）と、概ね同一円周面
内に配置され直径の異なる２つの短絡環３８、４０と、
上記短絡環３８、４０に接続する複数の導体４２で構成
される。導体４２は、この導体に流れる電流によって発
生するトルクの高調波成分による騒音を低減するため
に、前記回転子の半径方向に対しわずかに角度を持たせ
るのが好ましい。また、これらの短絡環３８、４０と導
体４２の電気材料には、従来の誘導電動機と同様に銅、
アルミニウムを用い、前記各導体４２はスロットおさめ
て固定し、これらを前記短絡環３８、４０に接続する。

【００２９】前記回転子３６の周囲には、該回転子３６
の円周方向に分割して、二組の固定子４４、５０を対向
する位置に配設し、これらの固定子には多相交流を供
給して回転磁界を生成する図示省略の固定子巻線が巻か
れる。

【００３０】なお、図４の実施例においては、回転磁界
を生成するための固定子及びこれに巻かれる固定子巻線
を２つ設けた例をあげたが、本発明は分割数に限定する
ものではなく、３以上設けても良く、あるいは分割せず
に全周方向としても良い。ただし、分割した場合はそれ
らの固定子はほぼ同一のものとし、かつ固定子間の間隔
を等しくした方が、回転子を速度むら無く円滑に回転さ
せる上で重要なことである。

【００３１】上記固定子４４は、片側面固定子４８と他
側面固定子４６から成り、もう一方の固定子５０は、片
側面固定子５２と他側面固定子５４（前記片側面固定子
５２の背部）から成っており、それぞれ回転子３６を挟
み込むように構成している。５６は、回転子３６に取り
付けるリング部材である。このリング部材５６は、大口
径のベアリング６０によりハウジング６２から回転自在
に支持する。なお、ベアリング６０は、大口径のもの１
つではなく、小径のベアリングを円周上に複数個配置し
ても良い。上記ハウジング６２は、固定部材６４、６６
により、前記固定子４４、５０を固定する。

【００３２】その他、固定子の形状及びこの固定子に巻
かれる巻線、回転子導体の形状及びこれらの導体の配置
関係、そしてこれらを用いた構造の回転子の回転の原理
と動作は、上記第１の実施例と符号は異なるが同一であ
り、また、前記回転子を回転させる駆動回路も上記図３
のものをそのまま利用できるので、その説明は省略す
る。（2）本発明によるダイレクトドライブ回転機構を用い
たスキャナ（実施例３）図５、図６に図１に示したダイレクトドラ
イブ方式スキャナ回転機構の第一の実施例を用いたＸ線
ＣＴ装置のスキャナを示す。

【００３３】図５（ａ）は前方から見た斜視図、図５
（ｂ）は後方から見た斜視図、図６（ａ）は正面図、図
６（ｂ）は断面図で、それぞれ外装カバーを取り除いた
状態を示している。

【００３４】被検者は寝台に横臥して（図示省略）、開
口部１４８内に挿入され、被検者の体軸方向をＸ軸方向
にあわせている。１５０はＸ線を照射するＸ線管であ
り、このＸ線を被検者に照射し、前記被検者を透過した
透過Ｘ線をＸ線検出器１５２で検出し、電気信号に変換
する。前記Ｘ線検出器は多チャンネルの検出器で構成さ
れ、この検出器で検出した微弱電気信号を増幅器１５４
ａ、１５４ｂで増幅する。上記Ｘ線管１５０に印加する
数１０ｋＶ以上の直流の高電圧を発生するＸ線高電圧発
生装置には、商用電源を整流し、この整流した直流電圧
をインバータ回路で高い周波数の交流電圧に変換し、こ
の変換した高周波の交流電圧を高電圧変圧器で昇圧し、
整流回路で再び直流電圧に変換して直流の高電圧を発生
するインバータ式Ｘ線高電圧装置が用いられ、これによ
ってＸ線高電圧発生装置を小型にしてこれをスキャナ回
転部に搭載可能としている。このインバータ式Ｘ線高電
圧装置は、インバータ回路とその制御回路とから成るＸ
線制御ユニット１５８と、前記インバータ回路の出力電
圧を昇圧、整流する高電圧変圧器や高電圧整流回路等の
高電圧発生ユニット１６０で構成され、これらは図５に
示すようにスキャナ回転部に搭載している。

【００３５】なお、上記インバータ式Ｘ線高電圧装置
は、スキャナー回転部に搭載する場合と、それ以外の静
止部に配設する場合とがあるが、上記図５は前者のスキ
ャナ回転部に搭載した例である。１５６は、Ｘ線管を冷
却するために、前記Ｘ線管内の油を循環させ空冷するた
めの冷却器である。１６２は、冷却器１５６や図示を省
略した他の様々なユニットを制御するための制御器であ
る。１６４は、上記Ｘ線管１５０、検出器１５２、増幅
器１５４ａ、１５４ｂ、Ｘ線制御ユニット１５８、高電
圧発生ユニット１６０、制御器１６２等を搭載する回転
板である。この回転板１６４は、ベアリング１７０によ
り、フレーム１６８からＸ軸周りを回転自在になるよう
に支持される。上記回転板１６４には、回転子２が、上
記フレーム１６８には円周方向に２分割した２つの回転
磁界を生成する固定子１０、１６を取り付けている。回
転子２、固定子１０、１６の詳細形状、動作原理、制御
方法等は、上記図１、図２の第１の実施例と同じである
ので説明は省略するが、開口部１４８内部を貫通する磁
束はなく、心電計やペースメーカを付けた被検者を撮影
しても、これらの機器は誤動作することがないので安全
に撮影することが可能となる。なお、回転子２の構造を
上記第２の実施例に示した如く、円盤状にしても良い。
この場合においても回転子、固定子の詳細形状、動作原
理、制御方法等は、上記第２の実施例と同じであるので
省略する。

【００３６】このように構成することによって、スキャ
ナーのＸ軸方向の厚みを薄くすることが可能になり、設
置環境のスペース効率が上がり、また被検者に与える圧
迫感を低減できる。

【００３７】（実施例４）このように、上記の本発明に
よるダイレクトドライブ方式のスキャナ回転機構は、鉄
心と巻線から成る固定子の該固定子巻線に三相交流電流
を流して回転磁界を発生させ、この回転磁界によって回
転子に誘起した誘導起電力を利用して回転力を生じさせ
るものであるが、前記巻線や鉄心の発熱によるスキャナ
内の温度上昇に対しても配慮しなければならない。スキ
ャナ内の温度が上昇すると、特にＸ線検出器の周りの温
度も上昇し、該Ｘ線検出器の検出特性にも影響を及ぼす
ことが考えられる。

【００３８】また，前記回転磁界によって発生した電気
的ノイズが周囲の電気部品に悪影響を及ぼさないように
もしなければならない。そこで、スキャナ内部の熱をス
キャナ外部に効率よく排出し，かつ周囲に電気的ノイズ
が漏れないようにするための一実施例を図７〜図１０を
用いて説明する。

【００３９】図７は本発明によるＸ線ＣＴ装置のダイレ
クトドライブ方式スキャナ回転機構に冷却と電気的ノイ
ズ遮蔽手段を付加した実施例で、スキャナの背面から見
た図である。

【００４０】図７において、前記Ｘ線管150と前記Ｘ線
検出器152などを搭載して回転させる回転部材をダイレ
クトドライブモータの回転子として用い，この回転子の
周囲には回転磁界を発生する固定子鉄心14、20（内周固
定子）、12、18（外周固定子）と固定子巻線88、92、96
（内周固定子巻線）、90、94、98（外周固定子巻線）が
配置されている。

【００４１】図８は図７のＡ−Ａ断面図である。図８に
おいて，回転子は，回転子導体8と回転子鉄心2とからな
る。また，固定子はスロットを設けた固定子鉄心14、20
（内周固定子）、12、18（外周固定子）と，前記スロッ
ト間の凸部に巻かれている固定子巻線88、92、96（内周
固定子巻線）、90、94、98（外周固定子巻線）とからな
り，回転子を挟み対峙する位置に配置される。

【００４２】前記固定子巻線に3相交流電流を流すこと
によって生じる回転磁界により，前記回転子導体8に電
圧を誘起し，この電圧により回転子導体8に電流が流れ
て回転子にトルクを発生して回転子は回転する。

【００４３】上記図７及び図8に示すように，前記回転
子には，回転時に固定子に冷却風を吹きつけるためのフ
ィン170が取付けられている。さらに，前記固定子は，
フィン170により発生した冷却風を効率良く固定子へ送
り，その冷却風をスキャナ外部に通じているダクト出口
176まで案内するダクトカバー174により覆われている。
また，このダクトカバー174には，内周側から外周側に
向けて，固定子に冷却風を送ることができるファン178
が取付けられている。

【００４４】このように構成することにより，回転部材
が回転している時，回転子のフィン170により発生した
冷却風が固定子を冷却し，固定子を冷却した後の冷却風
はダクトカバー174を通り，ダクト出口176から，固定子
にて発生した熱とともにスキャナ外部へ放出される。

【００４５】図９はファン178の送風制御を行うブロッ
ク図である。

【００４６】図９において，固定子に取付けた温度セン
サ186により，固定子の温度を検出し，その固定子の温
度情報を制御装置182に入力する。この制御装置182は，
前記固定子の温度情報を判断し，ファンスイッチ184の
オン、オフによりファン178からの送風を制御する。

【００４７】図１０は，ファン178のオン、オフ制御を
行う制御装置182のフローチャートを示す。

【００４８】図１０において，回転部材が停止している
時（回転数＝０）は，固定子に取付けた温度センサ186
で検出した固定子の温度が設定した温度以上に達してい
る場合，ファンスイッチ184をオンにする。そして，固
定子の温度が設定した温度以下になるとファンスイッチ
184をオフにする。なお，回転部材が回転している時，
もしくは，固定子の温度が設定温度以下の時は，ファン
スイッチ184はオフとする。

【００４９】さらに，回転部材が停止していることを検
出するために，図９に示すように，回転数検出器180を
用いて，回転板164の回転数を検出し，該検出した回転
数情報を制御装置182に入力して、上記ファン178からの
送風を制御する手段を備えても良い。

【００５０】このように構成することで，回転部材が停
止している時でも，ファン178により設定温度以下まで
固定子を冷却し，固定子を冷却した後の冷却風は，ダク
トカバー174を通り，ダクト出口176からスキャナ外部へ
放出される。

【００５１】また，ダクトカバー174は固定子を覆って
いるため，このダクトカバー174の材質に透磁性の良い
材料を使用すると，固定子から発生する電気的ノイズを
シールドし，周囲に与えるノイズを低減することもでき
る。なお，ダクトカバーに透磁性の悪い材質を使用した
場合は，他のシールド材をダクトカバーに貼り付けても
良い。以上により、高速スキャンを実現しつつも静粛
で、開口部を貫通する磁束の少ないＸ線ＣＴ装置を実現
できる。なお、本発明においては、医療用のＸ線ＣＴ装
置として説明したが、産業用のＸ線ＣＴ装置にも適用可
能である。さらに、Ｘ線検出器として電界結合素子等に
よる平面型の検出器を用いたコーンビーム方式のＸ線Ｃ
Ｔ装置に適用しても良い。

【００５２】

【発明の効果】以上、本発明によれば、複数のスロット
を打ち抜いたケイ素鋼板を積層して形成した回転子鉄心
と、この回転子鉄心の回転軸の内周と外周のそれぞれに
設けた短絡環と、前記複数のスロットに導体をおさめ、
これらの導体の両端を前記短絡環に接続して構成したＸ
線ＣＴ装置のスキャナ回転部材である回転子と、該回転
子を挟み対峙する位置に配置した少なくとも１組の固定
子及びこの固定子に施した巻線に３相交流電流を流すこ
とによって生じる回転磁界により前記スキャナ回転部材
を回転させる機構としたので、スキャナ回転部材に設け
た開口部を横断する回転磁束及び電磁ノイズと、前記回
転部材の回転によって生じる騒音を大幅に低減すること
ができる。これによって、スキャナ回転を高速化して、
スキャン時間を短縮し、心臓等の動きのある臓器の撮影
も可能なＸ線ＣＴ装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるＸ線ＣＴ装置のダイレクトドライ
ブ方式スキャナ回転駆動機構の第一の実施例図。

【図２】図１の第一の実施例の固定子及び固定子巻線と
回転子の形状、位置及び磁束等の関係の説明図（図１
（ｃ）のＥ−Ｅ断面図）。

【図３】インバータ回路を用いて３相交流電圧を発生
し、この電圧を図１の固定子巻線に供給する回路図。

【図４】本発明によるＸ線ＣＴ装置のダイレクトドライ
ブ方式スキャナ回転駆動機構の第二の実施例図。

【図５】図１に示したダイレクトドライブ方式スキャナ
回転機構の第一の実施例を用いたＸ線ＣＴ装置のスキャ
ナの斜視図。

【図６】図１に示したダイレクトドライブ方式スキャナ
回転機構の第一の実施例を用いたＸ線ＣＴ装置のスキャ
ナの正面図と断面図。

【図７】本発明によるダイレクトドライブ方式スキャナ
回転機構に冷却と電気的ノイズ遮蔽手段を付加した実施
例のスキャナ背面から見た図。

【図８】図７のＡ−Ａ断面図。

【図９】本発明によるダイレクドライブスキャナ回転機
構の固定子を冷却するファンの送風制御を行うブロック
図。

【図１０】本発明によるダイレクドライブスキャナ回転
機構の固定子を冷却するファンのオン、オフを制御する
フローチャート図。

【符号の説明】

２・・・回転子、４、６・・・短絡環、８・・・導体、
１０、１６・・・固定子、１４、２０・・・外周固定
子、１２、１８・・・内周固定子、２２・・・リング部
材、２４・・・ハウジング、２８、３０・・・固定部
材、３６・・・回転子、３８、４０・・・短絡環、４２
・・・導体、４４、５０・・・固定子、４６、４８・・
・側面固定子、５２、５４・・・側面固定子、５６・・
・リング部材、６２・・・ハウジング、８８、９０、９
２、９４、９６、９８・・・固定子巻線、１５０・・・
Ｘ線管、１５２・・・Ｘ線検出器、１６４・・・回転
板、１６８・・・フレーム、１７０・・・フィン、１７
２・・・外装カバー、１７４・・・ダクトカバー、１７
６・・・ダクト出口、１７８・・・ファン、１８０・・
・回転数検出器、１８２・・・制御装置、１８４・・・
ファンスイッチ、１８６・・・温度センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０２Ｋ 9/06 Ｈ０２Ｋ 9/06 Ｃ 41/025 41/025 Ａ (72)発明者古曳孝明東京都千代田区内神田１丁目１番14号株式会社日立メディコ内 (72)発明者黒目明東京都千代田区内神田１丁目１番14号株式会社日立メディコ内Ｆターム(参考） 4C093 AA22 BA03 CA39 EC42 EC44 EC60 5H002 AA02 AA10 AB00 AE00 5H607 AA02 AA04 AA12 BB01 BB06 BB11 CC01 CC05 CC07 DD01 DD02 DD03 DD08 DD16 FF13 HH00 HH03 5H609 BB02 BB08 BB12 BB18 PP02 PP05 PP06 PP07 PP08 PP09 PP10 QQ02 RR02 RR63 RR69 SS17 5H641 BB07 BB19 GG02 JB03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｘ線を被検者に照射するＸ線照射手段
と、前記被検者を挟み該Ｘ線照射手段と対向配置したＸ
線検出手段と、前記被検者を配置する開口部を設け、少
なくとも前記Ｘ線照射手段とＸ線検出手段を搭載して前
記被検者の周りを回転させる回転部材と、この回転部材
を回転駆動させる回転駆動手段と、前記回転部材及び回
転駆動手段を支持するフレームとを有し、前記Ｘ線検出
手段で検出した被検者の透過Ｘ線情報を処理して該被検
者の断層画像を得るＸ線ＣＴ装置において、前記回転駆
動手段は、前記回転部材を回転子とし、この回転子に複
数の導体を設けてこれらの導体を接続し、該回転子を挟
み対峙する位置に配置した少なくとも１組の固定子鉄心
と固定子巻線とから成る固定子と、前記固定子巻線に回
転磁界を発生させるための交流電流を供給する回転磁界
発生用電源とを有し、前記発生した回転磁界により前記
回転子を回転させて前記回転部材を回転させるように構
成したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項２】前記回転子は、前記回転子鉄心の回転軸
の内周と外周のそれぞれに設けた短絡環と、これらの短
絡環の両端に接続された複数の導体とで構成したことを
特徴とする請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項３】前記回転子は、前記回転子鉄心の概ね同
一円周面内に設けた直径の異なる２つの短絡環と、これ
らの短絡環の両端に接続された複数の導体とで構成した
ことを特徴とする請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項４】前記回転子鉄心は、複数のスロットを打
ち抜いたケイ素鋼板を積層して形成し、前記導体を前記
複数のスロットにおさめ、これらの導体の両端を前記短
絡環に接続したことを特徴とする請求項２、３に記載の
Ｘ線ＣＴ装置。
【請求項５】前記回転子に取付けた冷却フィンと，該
フィンからの冷却風を案内するダクトカバーと，該ダク
トカバーに取付けた冷却用ファンと，前記固定子の温度
を検出する温度センサと，該温度センサの温度情報によ
り前記ファンを制御する制御装置とを備えたことを特徴
とする請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項６】前記回転部材の回転数を検出する回転数
検出器を備え，この回転数検出器で検出した前記回転部
材の回転数情報を前記制御装置に入力して前記ファンか
らの送風量を制御することを特徴とする請求項５に記載
のＸ線ＣＴ装置。
【請求項７】前記ダクトカバーには透磁性の良い材料
を用いるか、あるいはシールド材を前記ダクトカバーに
貼り付けて成る請求項５に記載のＸ線ＣＴ装置。