JP2002206981A - 計算機式断層写真法撮像設備の回転構成部品のバランシング - Google Patents
計算機式断層写真法撮像設備の回転構成部品のバランシングInfo
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Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
- A61B6/02—Devices for diagnosis sequentially in different planes; Stereoscopic radiation diagnosis
- A61B6/03—Computerised tomographs
- A61B6/032—Transmission computed tomography [CT]
- A61B6/035—Mechanical aspects of CT
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M1/00—Testing static or dynamic balance of machines or structures
- G01M1/30—Compensating unbalance
- G01M1/32—Compensating unbalance by adding material to the body to be tested, e.g. by correcting-weights
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＣＴガントリのフレームから回転可能物体を
分離することなく、製造時・部品交換時の両方でバラン
シングを行なう。 【解決手段】 中央シャフトを有さない回転可能物体を
回転させるように構成されている中空円筒形の回転可能
物体をバランシングする工程において、まず、前方シャ
フト（１００）及び後方シャフト（９８）を有するアー
バー（７０）が、前方シャフト及び後方シャフトが回転
可能物体の回転軸（１１６）と同軸になるように回転可
能物体の内壁（９５）に装着される。駆動源が回転可能
物体を回転させている状態で、アーバーの前方シャフト
及び後方シャフトの変位を測定し、測定された変位に従
って回転可能物体にバランシング用錘（１１８）が加え
られる。バランスが達成されたときに回転可能物体から
アーバーが除去される。
分離することなく、製造時・部品交換時の両方でバラン
シングを行なう。 【解決手段】 中央シャフトを有さない回転可能物体を
回転させるように構成されている中空円筒形の回転可能
物体をバランシングする工程において、まず、前方シャ
フト（１００）及び後方シャフト（９８）を有するアー
バー（７０）が、前方シャフト及び後方シャフトが回転
可能物体の回転軸（１１６）と同軸になるように回転可
能物体の内壁（９５）に装着される。駆動源が回転可能
物体を回転させている状態で、アーバーの前方シャフト
及び後方シャフトの変位を測定し、測定された変位に従
って回転可能物体にバランシング用錘（１１８）が加え
られる。バランスが達成されたときに回転可能物体から
アーバーが除去される。
Description
【０００１】
【発明の技術的背景】本発明は一般的には、大径の開放
ボアを有し中央シャフトを備えていない比較的低速で回
転する物体のバランシング（平衡調節）の方法及び装置
に関し、さらに具体的には、計算機式断層写真法（Ｃ
Ｔ）イメージング・システムに見られるような回転設備
のバランシングの方法及び装置に関する。
ボアを有し中央シャフトを備えていない比較的低速で回
転する物体のバランシング（平衡調節）の方法及び装置
に関し、さらに具体的には、計算機式断層写真法（Ｃ
Ｔ）イメージング・システムに見られるような回転設備
のバランシングの方法及び装置に関する。
【０００２】少なくとも１つの公知の計算機式断層写真
法（ＣＴ）イメージング・システム構成においては、Ｘ
線源がファン（扇形）形状のビームを投射し、このビー
ムは、デカルト座標系のＸ−Ｙ平面であって一般に「イ
メージング（撮像）平面」と呼ばれる平面内に位置する
ようにコリメートされる。Ｘ線ビームは患者等の被撮像
物体を透過する。ビームは物体によって減弱された後に
放射線検出器のアレイに入射する。検出器アレイで受光
される減弱したビーム放射線の強度は、物体によるＸ線
ビームの減弱量に依存している。アレイ内の各々の検出
器素子が、検出器の位置でのビーム減弱の測定値である
別個の電気信号を発生する。すべての検出器からの減弱
測定値を別個に取得して透過プロファイル（断面）を形
成する。
法（ＣＴ）イメージング・システム構成においては、Ｘ
線源がファン（扇形）形状のビームを投射し、このビー
ムは、デカルト座標系のＸ−Ｙ平面であって一般に「イ
メージング（撮像）平面」と呼ばれる平面内に位置する
ようにコリメートされる。Ｘ線ビームは患者等の被撮像
物体を透過する。ビームは物体によって減弱された後に
放射線検出器のアレイに入射する。検出器アレイで受光
される減弱したビーム放射線の強度は、物体によるＸ線
ビームの減弱量に依存している。アレイ内の各々の検出
器素子が、検出器の位置でのビーム減弱の測定値である
別個の電気信号を発生する。すべての検出器からの減弱
測定値を別個に取得して透過プロファイル（断面）を形
成する。
【０００３】公知の第３世代ＣＴシステムでは、Ｘ線源
及び検出器アレイは、Ｘ線ビームが物体と交差する角度
が定常的に変化するように撮像平面内で被撮像物体の周
りをガントリと共に回転する。一つのガントリ角度での
検出器アレイからの一群のＸ線減弱測定値すなわち投影
データを「ビュー」と呼ぶ。物体の「走査（スキャ
ン）」は、Ｘ線源及び検出器が一回転する間に様々なガ
ントリ角度すなわちビュー角度において形成される一組
のビューで構成される。アキシャル・スキャン（軸方向
走査）の場合には、投影データを処理して、物体を通し
て得られる２次元スライスに対応する画像を構成する。
一組の投影データから画像を再構成する一つの方法は、
当業界でフィルタ補正逆投影法と呼ばれている。この手
法は、走査からの減弱測定値を「ＣＴ数」又は「ハンス
フィールド(Hounsfield)単位」と呼ばれる整数へ変換
し、これらの整数を用いて陰極線管表示器上の対応する
ピクセルの輝度を制御するものである。
及び検出器アレイは、Ｘ線ビームが物体と交差する角度
が定常的に変化するように撮像平面内で被撮像物体の周
りをガントリと共に回転する。一つのガントリ角度での
検出器アレイからの一群のＸ線減弱測定値すなわち投影
データを「ビュー」と呼ぶ。物体の「走査（スキャ
ン）」は、Ｘ線源及び検出器が一回転する間に様々なガ
ントリ角度すなわちビュー角度において形成される一組
のビューで構成される。アキシャル・スキャン（軸方向
走査）の場合には、投影データを処理して、物体を通し
て得られる２次元スライスに対応する画像を構成する。
一組の投影データから画像を再構成する一つの方法は、
当業界でフィルタ補正逆投影法と呼ばれている。この手
法は、走査からの減弱測定値を「ＣＴ数」又は「ハンス
フィールド(Hounsfield)単位」と呼ばれる整数へ変換
し、これらの整数を用いて陰極線管表示器上の対応する
ピクセルの輝度を制御するものである。
【０００４】ＣＴスキャナのガントリの回転速度は高ま
り続けており、ＣＴスキャナは今や、分当たり１２０回
転（ＲＰＭ）の回転速度を生ずるまでになっている。速
度は高まり続けるものと予想される。しかしながら、回
転速度が高まるにつれて、スキャナの回転部を動的にバ
ランシングする必要性も高まっている。
り続けており、ＣＴスキャナは今や、分当たり１２０回
転（ＲＰＭ）の回転速度を生ずるまでになっている。速
度は高まり続けるものと予想される。しかしながら、回
転速度が高まるにつれて、スキャナの回転部を動的にバ
ランシングする必要性も高まっている。
【０００５】回転設備のバランシングは新しい概念では
ない。バランシング技術は十分に理解されており、様々
な企業が商用のバランシング設備を生産している。しか
しながら、ＣＴイメージング・システムの設計の性質か
ら、従来のバランシング設備がＣＴシステムでは作用し
ない幾つかの理由がある。比較的重要な理由の幾つかと
して以下のものがある。
ない。バランシング技術は十分に理解されており、様々
な企業が商用のバランシング設備を生産している。しか
しながら、ＣＴイメージング・システムの設計の性質か
ら、従来のバランシング設備がＣＴシステムでは作用し
ない幾つかの理由がある。比較的重要な理由の幾つかと
して以下のものがある。
【０００６】商用の設備によってバランシングされる回
転設備の殆どは中実の中央シャフト、例えば電動モータ
及びファンを有している。他方、ＣＴ設備は、典型的に
は約７００ｍｍ以上の大径の開放ボアを有している。
転設備の殆どは中実の中央シャフト、例えば電動モータ
及びファンを有している。他方、ＣＴ設備は、典型的に
は約７００ｍｍ以上の大径の開放ボアを有している。
【０００７】殆どの回転設備では、回転部材の両端に二
つの軸受けが配置されている。対照的に、ＣＴイメージ
ング・システムの主軸受け部材は一つの軸受けを有して
いるか、或いは互いに極く近接して配置されている二つ
の軸受けを有しているかのいずれかである。
つの軸受けが配置されている。対照的に、ＣＴイメージ
ング・システムの主軸受け部材は一つの軸受けを有して
いるか、或いは互いに極く近接して配置されている二つ
の軸受けを有しているかのいずれかである。
【０００８】殆どの市販のバランシング設備は、バラン
シングを必要とする殆どの設備が１０００ＲＰＭ以上で
回転するので、回転系を正確にバランシングするために
１００ＲＰＭ以上の回転速度を必要とする。最高回転速
度能力を具備していないＣＴイメージング・システムで
は、バランシング設備が必要とする最低回転速度に至ら
ず、最高回転速度を有するシステムで辛うじて最低値に
達する。
シングを必要とする殆どの設備が１０００ＲＰＭ以上で
回転するので、回転系を正確にバランシングするために
１００ＲＰＭ以上の回転速度を必要とする。最高回転速
度能力を具備していないＣＴイメージング・システムで
は、バランシング設備が必要とする最低回転速度に至ら
ず、最高回転速度を有するシステムで辛うじて最低値に
達する。
【０００９】また、典型的な回転設備では通常、設備の
二つの支持軸受けの間に設備の重心（ＣＧ）が配置され
ており、回転荷重の殆どが片持ち式（cantilever）にな
っているものは稀である。対照的に、殆どのＣＴイメー
ジング・システムは、システムの主軸受け平面に対して
片持ち式（overhung）荷重を有している。
二つの支持軸受けの間に設備の重心（ＣＧ）が配置され
ており、回転荷重の殆どが片持ち式（cantilever）にな
っているものは稀である。対照的に、殆どのＣＴイメー
ジング・システムは、システムの主軸受け平面に対して
片持ち式（overhung）荷重を有している。
【００１０】図３は、従来のバランシングを行なう一つ
の方法を示している。回転部材５２の軸５０が水平に配
置されており、バランシング機械５８の二つの弾性架台
５４及び５６の間に重心ＣＧが配置されている。バラン
シング機械６４の結合６０は、回転部材５２のシャフト
６２に回転自在に結合されている。バランシング機械５
８の駆動機構６４が結合６０を回転させることにより、
回転部材５２が回転する。回転部材５２の軸５０の周り
の重量分配が非対称であると、弾性架台５４及び５６の
両方の並進運動が生ずる。バランシング機械５８は、加
速度計６５及び６６を介して、弾性架台５２及び５４の
両方の並進運動、並びに両者の運動の相対位相を測定す
る。回転部材５２の重量分配に（必要があれば）調節を
加えて並進運動を減少させる。このとき、再分配は運動
の相対位相の関数となる。一旦、満足の行くバランスが
得られたら、回転部材５２は最終組立までを経て、通常
は、後に修正、保守又は交換を受けることはない。
の方法を示している。回転部材５２の軸５０が水平に配
置されており、バランシング機械５８の二つの弾性架台
５４及び５６の間に重心ＣＧが配置されている。バラン
シング機械６４の結合６０は、回転部材５２のシャフト
６２に回転自在に結合されている。バランシング機械５
８の駆動機構６４が結合６０を回転させることにより、
回転部材５２が回転する。回転部材５２の軸５０の周り
の重量分配が非対称であると、弾性架台５４及び５６の
両方の並進運動が生ずる。バランシング機械５８は、加
速度計６５及び６６を介して、弾性架台５２及び５４の
両方の並進運動、並びに両者の運動の相対位相を測定す
る。回転部材５２の重量分配に（必要があれば）調節を
加えて並進運動を減少させる。このとき、再分配は運動
の相対位相の関数となる。一旦、満足の行くバランスが
得られたら、回転部材５２は最終組立までを経て、通常
は、後に修正、保守又は交換を受けることはない。
【００１１】ＣＴイメージング・システムの場合には、
上述のアプローチでは少なくとも二つの問題点がある。
第一に、ＣＴイメージング・システムの回転部材は、様
々な別個の部品で構成されており、これらの部品には機
械的なもの及び電気的なものがある。ＣＴイメージング
・システムの全寿命にわたって、これらの部品のいずれ
かが修正又は交換を必要とする可能性があり、システム
のバランシングを損なう潜在的可能性がある。
上述のアプローチでは少なくとも二つの問題点がある。
第一に、ＣＴイメージング・システムの回転部材は、様
々な別個の部品で構成されており、これらの部品には機
械的なもの及び電気的なものがある。ＣＴイメージング
・システムの全寿命にわたって、これらの部品のいずれ
かが修正又は交換を必要とする可能性があり、システム
のバランシングを損なう潜在的可能性がある。
【００１２】また、ＣＴイメージング・システムの回転
質量は片持ち式であり、回転質量の不均衡による運動及
び角度位相を測定するための「第二の」架台が利用でき
ない。ＣＴガントリのフレームは、フレーム自体の自然
な共振運動からの運動情報が混入するため、回転質量の
運動を測定する二次的な架台として用いることはできな
い（すなわち、加速度計は回転質量及びフレームの両方
からの運動を検知するが、動的バランシングには回転質
量の運動のみが必要とされる。）。
質量は片持ち式であり、回転質量の不均衡による運動及
び角度位相を測定するための「第二の」架台が利用でき
ない。ＣＴガントリのフレームは、フレーム自体の自然
な共振運動からの運動情報が混入するため、回転質量の
運動を測定する二次的な架台として用いることはできな
い（すなわち、加速度計は回転質量及びフレームの両方
からの運動を検知するが、動的バランシングには回転質
量の運動のみが必要とされる。）。
【００１３】従って、製造サイクルの最後及び部品交換
後の現場の両方で行なわれるＣＴイメージング・システ
ムのバランシングのための方法及び装置を提供できると
望ましい。
後の現場の両方で行なわれるＣＴイメージング・システ
ムのバランシングのための方法及び装置を提供できると
望ましい。
【００１４】
【発明の簡単な概要】従って、本発明の一側面は、中央
シャフトを有さない当該回転可能物体を回転させるよう
に構成されている駆動源に結合されている中空円筒形の
回転可能物体をバランシングする方法である。この方法
は、前方シャフト及び後方シャフトを有するアーバー
（arbor）を、前方シャフト及び後方シャフトが回転可
能物体の回転軸と同軸になるように回転可能物体の内壁
に装着する工程と、回転可能物体及びアーバーを回転さ
せるように駆動源を動作させる工程と、駆動源が回転可
能物体を回転させている状態でのアーバーの前方シャフ
ト及び後方シャフトの変位を測定する工程と、測定され
た変位に従って回転可能物体にバランシング用錘を加え
る工程と、バランスが達成されたときに回転可能物体か
らアーバーを除去する工程とを含んでいる。
シャフトを有さない当該回転可能物体を回転させるよう
に構成されている駆動源に結合されている中空円筒形の
回転可能物体をバランシングする方法である。この方法
は、前方シャフト及び後方シャフトを有するアーバー
（arbor）を、前方シャフト及び後方シャフトが回転可
能物体の回転軸と同軸になるように回転可能物体の内壁
に装着する工程と、回転可能物体及びアーバーを回転さ
せるように駆動源を動作させる工程と、駆動源が回転可
能物体を回転させている状態でのアーバーの前方シャフ
ト及び後方シャフトの変位を測定する工程と、測定され
た変位に従って回転可能物体にバランシング用錘を加え
る工程と、バランスが達成されたときに回転可能物体か
らアーバーを除去する工程とを含んでいる。
【００１５】回転可能物体をバランシングする上述の方
法は、製造サイクルの最後及び部品交換後の現場の両方
で行なわれるＣＴイメージング・システムのバランシン
グに好適である。加えて、回転可能物体が一体型システ
ムを用いてバランシングされるので、ＣＴガントリのフ
レームから回転可能物体を分離する必要がない。
法は、製造サイクルの最後及び部品交換後の現場の両方
で行なわれるＣＴイメージング・システムのバランシン
グに好適である。加えて、回転可能物体が一体型システ
ムを用いてバランシングされるので、ＣＴガントリのフ
レームから回転可能物体を分離する必要がない。
【００１６】
【発明の実施の形態】図１及び図２には、計算機式断層
写真（ＣＴ）イメージング・システム１０が、「第３世
代」ＣＴスキャナに典型的なガントリ１２を含むものと
して示されている。ガントリ１２はＸ線源１４を有して
おり、Ｘ線源１４は、Ｘ線ビーム１６をガントリ１２の
対向する側に設けられている検出器アレイ１８に向かっ
て投射する。検出器アレイ１８は検出器素子２０によっ
て形成されており、検出器素子２０は一括で、物体２
２、例えば患者を透過する投射Ｘ線を検知する。各々の
検出器素子２０は、入射Ｘ線ビームの強度を表わし従っ
て患者２２を透過する際のビームの減弱を表わす電気信
号を発生する。Ｘ線投影データを取得するための１回の
走査の間に、ガントリ１２及びガントリ１２に装着され
ている構成部品は、回転中心２４の周りを回転する。検
出器アレイ１８はシングル・スライス構成で作製されて
いてもよいし、或いはマルチスライス構成で作製されて
いてもよい。マルチスライス構成では、検出器アレイ１
８は複数の列を成す検出器素子２０を有するが、図２に
はその一列のみを示す。
写真（ＣＴ）イメージング・システム１０が、「第３世
代」ＣＴスキャナに典型的なガントリ１２を含むものと
して示されている。ガントリ１２はＸ線源１４を有して
おり、Ｘ線源１４は、Ｘ線ビーム１６をガントリ１２の
対向する側に設けられている検出器アレイ１８に向かっ
て投射する。検出器アレイ１８は検出器素子２０によっ
て形成されており、検出器素子２０は一括で、物体２
２、例えば患者を透過する投射Ｘ線を検知する。各々の
検出器素子２０は、入射Ｘ線ビームの強度を表わし従っ
て患者２２を透過する際のビームの減弱を表わす電気信
号を発生する。Ｘ線投影データを取得するための１回の
走査の間に、ガントリ１２及びガントリ１２に装着され
ている構成部品は、回転中心２４の周りを回転する。検
出器アレイ１８はシングル・スライス構成で作製されて
いてもよいし、或いはマルチスライス構成で作製されて
いてもよい。マルチスライス構成では、検出器アレイ１
８は複数の列を成す検出器素子２０を有するが、図２に
はその一列のみを示す。
【００１７】ガントリ１２の回転及びＸ線源１４の動作
は、ＣＴシステム１０の制御機構２６によって制御され
ている。制御機構２６はＸ線制御器２８とガントリ・モ
ータ制御器３０とを含んでおり、Ｘ線制御器２８はＸ線
源１４に電力信号及びタイミング信号を供給し、ガント
リ・モータ制御器３０はガントリ１２の回転速度及び位
置を制御する。制御機構２６内に設けられているデータ
取得システム（ＤＡＳ）３２が検出器素子２０からのア
ナログ・データをサンプリングして、後続の処理のため
にこのデータをディジタル信号へ変換する。画像再構成
器３４が、サンプリングされてディジタル化されたＸ線
データをＤＡＳ３２から受け取って高速画像再構成を実
行する。再構成された画像はコンピュータ３６への入力
として印加され、コンピュータ３６は大容量記憶装置３
８に画像を記憶させる。
は、ＣＴシステム１０の制御機構２６によって制御され
ている。制御機構２６はＸ線制御器２８とガントリ・モ
ータ制御器３０とを含んでおり、Ｘ線制御器２８はＸ線
源１４に電力信号及びタイミング信号を供給し、ガント
リ・モータ制御器３０はガントリ１２の回転速度及び位
置を制御する。制御機構２６内に設けられているデータ
取得システム（ＤＡＳ）３２が検出器素子２０からのア
ナログ・データをサンプリングして、後続の処理のため
にこのデータをディジタル信号へ変換する。画像再構成
器３４が、サンプリングされてディジタル化されたＸ線
データをＤＡＳ３２から受け取って高速画像再構成を実
行する。再構成された画像はコンピュータ３６への入力
として印加され、コンピュータ３６は大容量記憶装置３
８に画像を記憶させる。
【００１８】コンピュータ３６はまた、キーボードを有
するコンソール４０を介して操作者から指令及び走査用
パラメータを受け取る。付設されている陰極線管表示器
４２によって、操作者は、再構成された画像及びコンピ
ュータ３６からのその他のデータを観測することができ
る。操作者が供給した指令及びパラメータはコンピュー
タ３６によって用いられて、ＤＡＳ３２、Ｘ線制御器２
８及びガントリ・モータ制御器３０に制御信号及び情報
を供給する。加えて、コンピュータ３６は、モータ式テ
ーブル４６を制御するテーブル・モータ制御器４４を動
作させて、患者２２をガントリ１２内で配置する。具体
的には、テーブル４６は患者２２の各部分をガントリ開
口４８を通して移動させる。
するコンソール４０を介して操作者から指令及び走査用
パラメータを受け取る。付設されている陰極線管表示器
４２によって、操作者は、再構成された画像及びコンピ
ュータ３６からのその他のデータを観測することができ
る。操作者が供給した指令及びパラメータはコンピュー
タ３６によって用いられて、ＤＡＳ３２、Ｘ線制御器２
８及びガントリ・モータ制御器３０に制御信号及び情報
を供給する。加えて、コンピュータ３６は、モータ式テ
ーブル４６を制御するテーブル・モータ制御器４４を動
作させて、患者２２をガントリ１２内で配置する。具体
的には、テーブル４６は患者２２の各部分をガントリ開
口４８を通して移動させる。
【００１９】図４に、イメージング・システム１０の部
分切断遠近図を示す。同図では、本発明の十分な理解に
不必要なイメージング・システム１０の多くの構造は省
いてある。ガントリ１２は軸駆動機構（図示されていな
い）によって回転し、軸駆動機構は、イメージング・シ
ステム１０に結合されて、中央ガントリ・シャフトを利
用せずにガントリ１２を回転させるように構成されてお
り、このようにして、テーブル４６が移動するにつれて
患者２２を受け入れるようにガントリ開口４８を開放し
た状態にしている。軸駆動機構は当技術分野で公知であ
る。ガントリ１２の回転は例えば、本質的に円筒形であ
って大径の中央開口又は中空部４８を有するガントリ１
２の壁面に軸駆動機構を結合することにより達成され
る。
分切断遠近図を示す。同図では、本発明の十分な理解に
不必要なイメージング・システム１０の多くの構造は省
いてある。ガントリ１２は軸駆動機構（図示されていな
い）によって回転し、軸駆動機構は、イメージング・シ
ステム１０に結合されて、中央ガントリ・シャフトを利
用せずにガントリ１２を回転させるように構成されてお
り、このようにして、テーブル４６が移動するにつれて
患者２２を受け入れるようにガントリ開口４８を開放し
た状態にしている。軸駆動機構は当技術分野で公知であ
る。ガントリ１２の回転は例えば、本質的に円筒形であ
って大径の中央開口又は中空部４８を有するガントリ１
２の壁面に軸駆動機構を結合することにより達成され
る。
【００２０】本発明の一実施形態について図５、図６、
図７及び図８を参照して述べると、アーバー７０を用い
て、回転するガントリ１２、並びに放射線源１４及び検
出器アレイ１８を含めた付設構成部品の運動及び角度位
相の測定を行なう。回転質量１２及びその付設構成部品
の運動は、第一の平面７６及び第二の平面７８にそれぞ
れ設けられている第一の非接触近接センサ７２及び第二
の非接触近接センサ７４を介して、アーバー７０の精密
配置されバランシングされた中央シャフトを導入するこ
とにより測定される。さらに明確に述べると、後方検知
用円板９８及び前方検知用円板１００がロータのシャフ
トを模擬している。アーバー７０自体は、ガントリ１２
とは別個に従来の回転バランシング技術を用いて精密に
バランシングされている。アーバー７０を用いると、ガ
ントリ１２又はガントリ・フレーム８４（図１に示す）
からバランシング測定値を直接得る必要がない。一実施
形態では、検知用円板９８及び１００は固定されている
ので、円板９８及び１００はガントリ１２の回転質量及
び付設構成部品と共に回転する。
図７及び図８を参照して述べると、アーバー７０を用い
て、回転するガントリ１２、並びに放射線源１４及び検
出器アレイ１８を含めた付設構成部品の運動及び角度位
相の測定を行なう。回転質量１２及びその付設構成部品
の運動は、第一の平面７６及び第二の平面７８にそれぞ
れ設けられている第一の非接触近接センサ７２及び第二
の非接触近接センサ７４を介して、アーバー７０の精密
配置されバランシングされた中央シャフトを導入するこ
とにより測定される。さらに明確に述べると、後方検知
用円板９８及び前方検知用円板１００がロータのシャフ
トを模擬している。アーバー７０自体は、ガントリ１２
とは別個に従来の回転バランシング技術を用いて精密に
バランシングされている。アーバー７０を用いると、ガ
ントリ１２又はガントリ・フレーム８４（図１に示す）
からバランシング測定値を直接得る必要がない。一実施
形態では、検知用円板９８及び１００は固定されている
ので、円板９８及び１００はガントリ１２の回転質量及
び付設構成部品と共に回転する。
【００２１】バランシング用アーバー７０は、撓曲を介
した運動を最小限にするように構築されている剛性構造
である。一実施形態では、アーバー７０はアルミニウム
のような軽量金属で構築されて、振れによる運動を最小
限にするようにバランシングされて精密配置される。こ
のようにして、バランシング・アルゴリズムへの紛らわ
しい運動の混入が回避される。図示の実施形態では、バ
ランシング用アーバー７０は、ガントリ開口４８の内部
に適合する直径を有するリング８６を含んでいる。リン
グ８６の周縁のタブ８８には孔９０が設けられており、
ボルト９６を用いて、ガントリ１２の内壁９５（図４に
示す）のリッジ又はフランジ９４に設けられている精密
配置された対応孔９２にリング８６をボルト締めするよ
うになっている。（図４によって示す実施形態では、リ
ッジ又はフランジ９４はガントリ開口４８の内壁９５の
中央部に配置されているが、他の実施形態では、ガント
リ開口４８の一端に位置するフランジとなる。）一実施
形態では、リッジ又はフランジ９４には、タブ８８を配
置して保持するように構成されているリッジ９４内凹部
（well）（図示されていない）のように、リング８６を
所定の位置に配置及び／又は保持する追加の手段が設け
られる。
した運動を最小限にするように構築されている剛性構造
である。一実施形態では、アーバー７０はアルミニウム
のような軽量金属で構築されて、振れによる運動を最小
限にするようにバランシングされて精密配置される。こ
のようにして、バランシング・アルゴリズムへの紛らわ
しい運動の混入が回避される。図示の実施形態では、バ
ランシング用アーバー７０は、ガントリ開口４８の内部
に適合する直径を有するリング８６を含んでいる。リン
グ８６の周縁のタブ８８には孔９０が設けられており、
ボルト９６を用いて、ガントリ１２の内壁９５（図４に
示す）のリッジ又はフランジ９４に設けられている精密
配置された対応孔９２にリング８６をボルト締めするよ
うになっている。（図４によって示す実施形態では、リ
ッジ又はフランジ９４はガントリ開口４８の内壁９５の
中央部に配置されているが、他の実施形態では、ガント
リ開口４８の一端に位置するフランジとなる。）一実施
形態では、リッジ又はフランジ９４には、タブ８８を配
置して保持するように構成されているリッジ９４内凹部
（well）（図示されていない）のように、リング８６を
所定の位置に配置及び／又は保持する追加の手段が設け
られる。
【００２２】一実施形態では、図５を参照して述べる
と、第一の検知用円板９８及び第二の検知用円板１００
は、ボルト１０６を用いてアーバー７０の第一の端部１
０２及び第二の端部１０４にそれぞれ装着されている。
検知用円板９８及び１００はそれぞれ第一の非接触近接
センサ７２及び第二の非接触近接センサ７４と共に用い
られて、回転するガントリ１２のバランスを測定する。
一実施形態では、検知用円板９８及び１００は、センサ
７２及び７４と共に用いるように最適化された材質で製
造される。例えば、検知用円板９８及び１００をステン
レス鋼製の円板とし、センサ７２及び７４を、絶縁した
スタンド（図示されていない）に装着された容量型セン
サ又は誘導型センサのいずれかとする。円板９８及び１
００は、それぞれ第一の平面７６及び第二の平面７８を
画定している。
と、第一の検知用円板９８及び第二の検知用円板１００
は、ボルト１０６を用いてアーバー７０の第一の端部１
０２及び第二の端部１０４にそれぞれ装着されている。
検知用円板９８及び１００はそれぞれ第一の非接触近接
センサ７２及び第二の非接触近接センサ７４と共に用い
られて、回転するガントリ１２のバランスを測定する。
一実施形態では、検知用円板９８及び１００は、センサ
７２及び７４と共に用いるように最適化された材質で製
造される。例えば、検知用円板９８及び１００をステン
レス鋼製の円板とし、センサ７２及び７４を、絶縁した
スタンド（図示されていない）に装着された容量型セン
サ又は誘導型センサのいずれかとする。円板９８及び１
００は、それぞれ第一の平面７６及び第二の平面７８を
画定している。
【００２３】本発明の一実施形態について図４、図５及
び図９を参照して述べると、軸駆動機構を用いてガント
リ１２を回転させてバランシングを行なう。位相の角度
検知のためには軸方向位置エンコーダ１０８を用いる。
ガントリが一定速度で回転する一実施形態では、軸方向
位置エンコーダ１０８は単純に、赤外（ＩＲ）又は他の
光センサ１１２と共に用いられるガントリ１２に装着さ
れた一片の反射性テープ１１０である。光センサ１１２
は、ガントリ１２が回転するにつれて反射性テープ１１
０から反射したＩＲ光又は他の光を検知し、これによ
り、ガントリ１２が角度基準位置から３６０°ずつ多数
回にわたって回転した時刻を定義する。他の形式の軸方
向位置エンコーダ１０８も本発明と共に利用するのに適
している。ガントリ１２の外部の非接触近接センサ７２
及び７４は、回転質量の変位を検出するのに用いられ
る。センサ７２及び７４は、それぞれ検知用円板９８及
び１００の縁の変位を検出し、これにより、バランスが
損なわれた状態を表現する。センサ７２及び７４、並び
に軸方向位置エンコーダ１０８からの検知情報又はデー
タは、バランシング用コンピュータ１１４へ供給され
る。バランシング用コンピュータ１１４は、センサ７２
及び７４が指示した変位、並びにこれらの変位の互いに
対する位相及び軸方向位置エンコーダ１０８が指示した
ガントリ１２の位置に対する位相から静的不均衡及び動
的不均衡の両方を結合させた不均衡を算出する。アーバ
ー７０の検知用円板９８及び１００は、アーバー７０が
ガントリ１２に装着されているときに円板９８及び１０
０がＣＴイメージング・システム１０の回転軸１１６と
同軸になるように構成されている。検知用円板９８及び
１００を用いて、ガントリ１２の回転質量及び付設構成
部品の運動を近接センサ７２及び７４に伝達するが、但
し、検知用円板９８及び１００はガントリ１２の回転質
量及び付設構成部品を支持している訳ではなくまたその
必要もない。バランシング用コンピュータ１１４の情報
出力に基づいて、ガントリ１２の適当な位置に０個、１
個又はそれ以上のバランシング用錘１１８が配置され
る。一実施形態では、錘１１８は、巧妙に配置され予め
ドリルで孔開けされているガントリ１２の適当に選択さ
れた１以上の位置１２０でガントリ１２にボルト締めさ
れる。他の実施形態ではバランシング用錘１１８をガン
トリ１２に装着する他の方法が用いられる。満足の行く
バランスが得られたら、アーバー７０はガントリ１２か
ら除去される。
び図９を参照して述べると、軸駆動機構を用いてガント
リ１２を回転させてバランシングを行なう。位相の角度
検知のためには軸方向位置エンコーダ１０８を用いる。
ガントリが一定速度で回転する一実施形態では、軸方向
位置エンコーダ１０８は単純に、赤外（ＩＲ）又は他の
光センサ１１２と共に用いられるガントリ１２に装着さ
れた一片の反射性テープ１１０である。光センサ１１２
は、ガントリ１２が回転するにつれて反射性テープ１１
０から反射したＩＲ光又は他の光を検知し、これによ
り、ガントリ１２が角度基準位置から３６０°ずつ多数
回にわたって回転した時刻を定義する。他の形式の軸方
向位置エンコーダ１０８も本発明と共に利用するのに適
している。ガントリ１２の外部の非接触近接センサ７２
及び７４は、回転質量の変位を検出するのに用いられ
る。センサ７２及び７４は、それぞれ検知用円板９８及
び１００の縁の変位を検出し、これにより、バランスが
損なわれた状態を表現する。センサ７２及び７４、並び
に軸方向位置エンコーダ１０８からの検知情報又はデー
タは、バランシング用コンピュータ１１４へ供給され
る。バランシング用コンピュータ１１４は、センサ７２
及び７４が指示した変位、並びにこれらの変位の互いに
対する位相及び軸方向位置エンコーダ１０８が指示した
ガントリ１２の位置に対する位相から静的不均衡及び動
的不均衡の両方を結合させた不均衡を算出する。アーバ
ー７０の検知用円板９８及び１００は、アーバー７０が
ガントリ１２に装着されているときに円板９８及び１０
０がＣＴイメージング・システム１０の回転軸１１６と
同軸になるように構成されている。検知用円板９８及び
１００を用いて、ガントリ１２の回転質量及び付設構成
部品の運動を近接センサ７２及び７４に伝達するが、但
し、検知用円板９８及び１００はガントリ１２の回転質
量及び付設構成部品を支持している訳ではなくまたその
必要もない。バランシング用コンピュータ１１４の情報
出力に基づいて、ガントリ１２の適当な位置に０個、１
個又はそれ以上のバランシング用錘１１８が配置され
る。一実施形態では、錘１１８は、巧妙に配置され予め
ドリルで孔開けされているガントリ１２の適当に選択さ
れた１以上の位置１２０でガントリ１２にボルト締めさ
れる。他の実施形態ではバランシング用錘１１８をガン
トリ１２に装着する他の方法が用いられる。満足の行く
バランスが得られたら、アーバー７０はガントリ１２か
ら除去される。
【００２４】検知平面７６及び７８は互いに対して平行
である。センサ７２及び７４が検知用円板９８及び１０
０の同じ方向での運動を検出するように構成されている
場合には、センサ７２及び７４は妥当なバランシング情
報を提供することが経験的に決定されている。例えば、
一実施形態では、回転軸１１６は床に平行であり、セン
サ７２は検知用円板９８の平面７６内での上下運動を検
知するように構成される。センサ７４も同様に、検知用
円板１００の平面７８内での上下運動を検知するように
構成される。代替的には、センサ７２及び７４は、回転
軸１１６の周りでの運動を検知するように任意の配向で
構成される。
である。センサ７２及び７４が検知用円板９８及び１０
０の同じ方向での運動を検出するように構成されている
場合には、センサ７２及び７４は妥当なバランシング情
報を提供することが経験的に決定されている。例えば、
一実施形態では、回転軸１１６は床に平行であり、セン
サ７２は検知用円板９８の平面７６内での上下運動を検
知するように構成される。センサ７４も同様に、検知用
円板１００の平面７８内での上下運動を検知するように
構成される。代替的には、センサ７２及び７４は、回転
軸１１６の周りでの運動を検知するように任意の配向で
構成される。
【００２５】本発明の実施形態は、従来のバランシング
設備に用いられていたような外部の駆動装置又は追加の
駆動装置を必要としておらず、加速度計も必要としない
ことが理解されよう。さらに、バランシングは、他の形
式のバランシング設備の最低回転速度にあるか又はそれ
を下回る速度であるイメージング・システム１０自体の
回転速度で行なわれる。加えて、アーバー７０の詳細構
成は重要ではない。ガントリ１２の回転軸１１６と同軸
で回転するように構成されるシャフト８０及び８２を有
する他のアーバー７０構造もまた適当である。例えば、
アーバー７０の一実施形態では、リング８６の代わりに
円形プレートを用い、また前方検知用円板９８及び後方
検知用円板１００は軸方向に沿った円筒形シャフトとす
る。他の実施形態では、タブ８８を他の装着手段で置き
換える。例えば、一実施形態では、適当な寸法のリング
８６（又は同等の円形プレート）がその周縁の付近にボ
ルト９６を装着するための孔を有する。
設備に用いられていたような外部の駆動装置又は追加の
駆動装置を必要としておらず、加速度計も必要としない
ことが理解されよう。さらに、バランシングは、他の形
式のバランシング設備の最低回転速度にあるか又はそれ
を下回る速度であるイメージング・システム１０自体の
回転速度で行なわれる。加えて、アーバー７０の詳細構
成は重要ではない。ガントリ１２の回転軸１１６と同軸
で回転するように構成されるシャフト８０及び８２を有
する他のアーバー７０構造もまた適当である。例えば、
アーバー７０の一実施形態では、リング８６の代わりに
円形プレートを用い、また前方検知用円板９８及び後方
検知用円板１００は軸方向に沿った円筒形シャフトとす
る。他の実施形態では、タブ８８を他の装着手段で置き
換える。例えば、一実施形態では、適当な寸法のリング
８６（又は同等の円形プレート）がその周縁の付近にボ
ルト９６を装着するための孔を有する。
【００２６】様々な特定の実施形態によって本発明を説
明したが、当業者であれば、特許請求の要旨及び範囲内
にある改変を施して本発明を実施し得ることを理解され
よう。
明したが、当業者であれば、特許請求の要旨及び範囲内
にある改変を施して本発明を実施し得ることを理解され
よう。
【図１】ＣＴイメージング・システムの見取り図であ
る。
る。
【図２】図１に示すシステムのブロック概略図である。
【図３】従来のバランシングの一方法を示す従来技術の
バランシング機械の見取り図である。
バランシング機械の見取り図である。
【図４】図１のＣＴイメージング・システムの内部の単
純化された部分切断図であり、中央ガントリ・シャフト
を用いずにガントリを回転させる軸駆動機構によって回
転する回転可能物体又はガントリを示すと共に、本発明
の一実施形態の軸方向位置エンコーダを示す図である。
（本発明をさらに明瞭に図示するために、この図ではＣ
Ｔイメージング・システムの多くの構成部品は省かれて
いるか或いは単純化されている。）
純化された部分切断図であり、中央ガントリ・シャフト
を用いずにガントリを回転させる軸駆動機構によって回
転する回転可能物体又はガントリを示すと共に、本発明
の一実施形態の軸方向位置エンコーダを示す図である。
（本発明をさらに明瞭に図示するために、この図ではＣ
Ｔイメージング・システムの多くの構成部品は省かれて
いるか或いは単純化されている。）
【図５】本発明の一実施形態のアーバーの遠近図であ
る。
る。
【図６】図５のアーバーの背面図である。
【図７】図５のアーバーの前面図である。
【図８】図５のアーバーの側面図である。
【図９】本発明の一実施形態に従って、図４の円筒形ガ
ントリに装着された図５のアーバー、及びアーバーのシ
ャフトの運動を検知する非接触近接センサの位置を示す
単純化された図である。この実施形態には、軸方向位置
エンコーダ及びバランシング用コンピュータも用いられ
ており、これらについても図９で単純化されたブロック
図形態で示されている。
ントリに装着された図５のアーバー、及びアーバーのシ
ャフトの運動を検知する非接触近接センサの位置を示す
単純化された図である。この実施形態には、軸方向位置
エンコーダ及びバランシング用コンピュータも用いられ
ており、これらについても図９で単純化されたブロック
図形態で示されている。
１０ ＣＴシステム １２ ガントリ １４ Ｘ線源 １６ Ｘ線ビーム １８ 検出器アレイ ２０ 検出器素子 ２２ 患者 ２４ 回転中心 ４２ 陰極線管表示器 ４６ モータ式テーブル ４８ ガントリ開口 ５０ 回転軸 ５２ 回転部材 ５４、５６ 弾性架台 ５８ バランシング機械 ６０ 結合 ６２ シャフト ６４ 駆動機構 ６５、６６ 加速度計 ７０ アーバー ７２、７４ 非接触近接センサ ７６、７８ 検知用円板が画定する平面 ８４ ガントリ・フレーム ８６ リング ８８ タブ ９０ 孔 ９２ 対応孔 ９４ リッジ又はフランジ ９５ ガントリの内壁 ９６、１０６ ボルト ９８ 後方検知用円板 １００ 前方検知用円板 １０２、１０４ アーバーの端部 １０８ 軸方向位置エンコーダ １１０ 反射性テープ １１２ 光センサ １１４ バランシング用コンピュータ １１６ 回転軸 １１８ バランシング用錘 １２０ バランシング用錘のボルト締め位置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 トマス・ロバート・マレー アメリカ合衆国、ウィスコンシン州、デラ フィールド、ラファム・ピーク・ロード、 325番 (72)発明者 リチャード・チャールズ・ボエットナー アメリカ合衆国、ウィスコンシン州、オコ ノモウォク、スクーナー・コート、ダブリ ュー355・エヌ6042番 (72)発明者 フィリップ・メルトン・ウィギン アメリカ合衆国、ウィスコンシン州、デラ フィールド、レキシントン・レーン、エヌ ７・ダブリュー31084番 Ｆターム(参考） 2G021 AB10 AC03 AC11 AC15 AF09 AG05 AJ15 AM08 4C093 AA22 CA36 EC60
Claims (18)
- 【請求項１】 中央シャフトを有さない当該回転可能物
体を回転させるように構成されている駆動源に結合され
ている中空円筒形の回転可能物体をバランシングする方
法であって、 前方シャフト（１００）及び後方シャフト（９８）を有
するアーバー（７０）を、前記前方シャフト及び後方シ
ャフトが前記回転可能物体の回転軸（１１６）と同軸に
なるように前記回転可能物体の内壁（９５）に装着する
工程と、 前記回転可能物体及び前記アーバーを回転させるように
前記駆動源を動作させる工程と、 前記駆動源が前記回転可能物体を回転させている状態で
の前記アーバーの前記前方シャフト及び前記後方シャフ
トの変位を測定する工程と、 該測定された変位に従って前記回転可能物体にバランシ
ング用錘（１１８）を加える工程と、 前記物体が前記駆動源に結合されている状態で一体型シ
ステムを用いて前記回転可能物体をバランシングする工
程とを備えた方法。 - 【請求項２】 前記前方シャフト（１００）及び前記後
方シャフト（９８）の変位を測定する前記工程は、前記
前方シャフト及び前記後方シャフトの変位を測定するた
めの非接触センサ（７２、７４）を用いる工程を含んで
いる請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 軸方向位置エンコーダ（１０８）を用い
て前記回転可能物体の角度変位を測定する工程と、 バランスが達成されたときに前記回転可能物体から前記
アーバー（７０）を除去する工程とをさらに含んでいる
請求項２に記載の方法。 - 【請求項４】 軸方向位置エンコーダ（１０８）を用い
て前記回転可能物体の角度変位を測定する前記工程は、
前記回転可能物体に反射性テープ（１１０）を配置する
工程と、回転位置からの反射を検知する工程とを含んで
いる請求項３に記載の方法。 - 【請求項５】 前記回転可能物体は、計算機式断層写真
法（ＣＴ）イメージング・システム（１０）のガントリ
（１２）である請求項１に記載の方法。 - 【請求項６】 前記前方シャフト（１００）及び前記後
方シャフト（９８）の変位を測定する前記工程は、前記
前方シャフト及び前記後方シャフトの変位を測定するた
めの非接触センサ（７２、７４）を用いる工程を含んで
いる請求項５に記載の方法。 - 【請求項７】 軸方向位置エンコーダ（１０８）を用い
て前記回転可能物体の角度変位を測定する工程をさらに
含んでいる請求項６に記載の方法。 - 【請求項８】 軸方向位置エンコーダ（１０８）を用い
て前記回転可能物体の角度変位を測定する前記工程は、
前記回転可能物体に反射性テープ（１１０）を配置する
工程と、回転位置からの反射を検知する工程とを含んで
いる請求項７に記載の方法。 - 【請求項９】 前記非接触センサ（７２、７４）は容量
型センサである請求項５に記載の方法。 - 【請求項１０】 前記非接触センサ（７２、７４）は誘
導型センサである請求項５に記載の方法。 - 【請求項１１】 前記回転可能物体及び前記アーバーを
回転させるように前記駆動源を動作させる前記工程は、
前記駆動源の最大定格動作速度で前記ガントリ（１２）
を回転させるように前記駆動源を動作させる工程を含ん
でいる請求項５に記載の方法。 - 【請求項１２】 前記測定された変位に従って前記回転
可能物体にバランシング用錘（１１８）を加える前記工
程は、予めドリルで孔開けされている選択された１以上
の位置（１２０）で前記ガントリ（１２）に１以上の錘
をボルト締めする工程を含んでいる請求項５に記載の方
法。 - 【請求項１３】 中央シャフトを有さない当該回転可能
物体を回転させるように構成されている駆動源に結合さ
れている中空円筒形の回転可能物体をバランシングする
バランシング・キットであって、 前方シャフト（１００）及び後方シャフト（９８）を有
し、該前方シャフト及び後方シャフトが前記回転可能物
体の回転軸（１１６）と同軸になるように前記回転可能
物体の内壁（９５）に着脱自在で装着可能に構成されて
いるアーバー（７０）と、 当該非接触運動センサ（７２、７４）が前記前方シャフ
ト及び後方シャフトの近くに配置されて前記回転可能物
体が回転するときに、その一方が前記前方シャフトの運
動を検知するように構成され他方が前記後方シャフトの
運動を検知するように構成されている少なくとも一対の
非接触運動センサ（７２、７４）と、 前記回転可能物体に装着するように構成されている部分
を有しており、前記回転可能物体の相対的な回転角を検
出するように構成可能であるシャフト・エンコーダ（１
０８）と、 前記非接触運動センサ及び前記シャフト・エンコーダか
らの信号を受け取って、前記物体が前記駆動シャフトに
結合されている状態での前記回転物体のバランスを前記
信号から算出するように構成されているバランシング用
コンピュータ（１１４）とを備えたバランシング・キッ
ト。 - 【請求項１４】 前記非接触運動センサ（７２、７４）
は容量型センサである請求項１３に記載のバランシング
・キット。 - 【請求項１５】 前記非接触運動センサ（７２、７４）
は誘導型センサである請求項１３に記載のバランシング
・キット。 - 【請求項１６】 前記シャフト・エンコーダ（１０８）
は、前記回転可能物体に装着するように構成されている
反射性テープ（１１０）と、該反射性テープからの反射
を検出するように構成されているセンサ（１１２）とを
含んでいる請求項１３に記載のバランシング・キット。 - 【請求項１７】 前記アーバー（７０）は、計算機式断
層写真法（ＣＴ）イメージング・システム（１０）の回
転自在のガントリ（１２）の内壁（９５）に着脱自在に
装着されるように構成されている請求項１３に記載のバ
ランシング・キット。 - 【請求項１８】 前記アーバー（７０）は、計算機式断
層写真法（ＣＴ）イメージング・システム（１０）の回
転自在のガントリ（１２）の内壁（９５）に装着するよ
うに構成されているタブ付きリング（８６）と、当該検
知用円板の一方が前記アーバーの前記前方シャフトの端
部（１０２）に装着されており、当該検知用円板の他方
が前記アーバーの前記後方シャフトの端部（１０４）に
装着されている一対の検知用円板（９８、１００）とを
含んでいる請求項１７に記載のバランシング・キット。
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