JP2004195224A - コンピュータ断層撮影のガントリ冷却システム及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ＣＴガントリ冷却システム及び方法を提供する。
【解決手段】 ＣＴガントリ冷却システム（２２）は、ガントリチャンバ（１４）を定めるガントリハウジング（１２）を含み、該ガントリハウジングは、下部分と、上部分と、ガントリハウジングの上部分に隣接して配置されるガントリカバー（３２）とを含む。また、ＣＴガントリ冷却システムは、ガントリハウジングのガントリカバー（３２）内に配置されたファン（２４）を含み、該ファンは、ガントリチャンバ内に冷却空気を強制的に送り込み、チャンバ内に正圧を生じさせることができる。ガントリハウジングのガントリカバー内に通気口（２８）が配置され、ガントリチャンバから加熱空気を排気させることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、一般に、コンピュータ断層撮影（「ＣＴ」）システム及び方法に関する。詳細には、本発明はＣＴガントリ冷却システム及び方法に関する。

Ｘ線管、データ収集システム変換器カード、電源等のようなコンピュータ断層撮影（「ＣＴ」）ガントリ電子及び機械システムは、比較的効率が悪く、通常の動作中に相当な量の熱を発生する。通常、この熱は、本明細書ではガントリチャンバと呼ばれるチャンバ内に閉じ込められ、該チャンバは、貫通する穴を有する比較的大きな箱様の構造又はハウジングにより定められる。このハウジングは、ガントリハウジング又は単にガントリと呼ばれる。ガントリの穴には移動可能なテーブルが係合し、Ｘ線管等に対して患者等を支持して位置合わせすることができる。ガントリチャンバ内に配置される他の構成要素は、比較的温度に敏感である。例えば、患者等を透過したＸ線を受け取り、画像を生成することができる１つ又はそれ以上の検出器は、比較的温度による影響を受けやすい材料からなる。従来のＣＴシステムでは、１つ又はそれ以上の検出器はそれぞれ、比較的一定の温度を維持するために、サーモスタット制御されるヒータが組み込まれている。ガントリチャンバ内にある空気が高温になりすぎた場合には、１つ又はそれ以上の検出器の温度は適切に制御されることができず、ＣＴシステム全体の性能が低下する可能性がある。

通常、ガントリチャンバは真空にされ、これにより空気が床近くのＣＴシステムの下部分及びガントリチャンバの周囲から引き出され、またガントリチャンバの上部分から外へガントリハウジングの上部分を通って排出され、その結果、ガントリチャンバが冷却される。或いは、高価な空調ユニット及び／又は冷却ソフトウェア・パッケージが使用される。このような従来のＣＴシステム及び方法では、ガントリチャンバ内にある空気がほとんど混合されず、結果としてガントリ及びその構成要素の冷却が不十分となる。その上、床に近いＣＴシステムの下部分から空気を引き出し、これをガントリチャンバの上部分から外へガントリハウジングの上部を通って排出すると、ガントリチャンバ内に相当な量の埃が蓄積し、内部に配置されている敏感な構成要素上に埃が積もることになる。通常、この問題は、特定の埃フィルタを用いるか、又は特別な室内要件によって是正される。

従って、必要とされるのは、高価な空調ユニット及び／又は冷却ソフトウェア・パッケージを必要とすることなく、ガントリチャンバ内にある空気を適切に混合し、ＣＴシステムのガントリチャンバを効果的に冷却するシステム及び方法である。また、必要とされるのは、特別な埃フィルタ又は室内要件を必要とすることなく、埃がガントリチャンバ内に蓄積し、内部に配置された敏感な構成要素上に埃が積もることを防ぐＣＴガントリ冷却システム及び方法である。更に、必要とされるのは、必要とされる空気流を最適化することにより騒音の発生を最低限に抑え、患者及びオペレータの快適性を向上させたＣＴガントリ冷却システム及び方法である。

本発明のコンピュータ断層撮影（「ＣＴ」）ガントリ冷却システム及び方法では、ＣＴシステムのガントリハウジングのガントリカバー内に配置された複数のファン及び通気口を用いる。これらのファン及び通気口は、ガントリチャンバを真空にするのではなく加圧することにより、ＣＴガントリ電子及び機械的システムを効果的に冷却するように特に構成され、このような冷却を提供する。この加圧により、高速の冷却空気をガントリチャンバ内に配置された回転及び／又は静止構成要素に効果的に配向することが可能になる。有利には、ガントリチャンバ内に配置された熱交換器は、温度感知ＣＴガントリ電子及び機械システムの多くをバイパスする経路に沿った幾つかの通気口及び排気に近接して位置付けられる。冷却効率の向上は、比較的静かなファンを用いて、ＣＴシステム全体の騒音の発生を最低限にすることができることを意味する。ファンの位置決め及びガントリチャンバの加圧により、埃がガントリチャンバ内に蓄積し、その内部に配置された敏感な構成要素上に埃が積もるのが防止される。

本発明の一実施形態において、Ｘ線発生システムは、チャンバを定めるハウジングを含み、ハウジングは、下部分と、上部分と、該上部分に隣接して配置される第１のカバーとを含む。また、Ｘ線発生システムは、チャンバ内に配置されたＸ線発生装置を含み、該Ｘ線発生装置は、Ｘ線及び残留熱を発生させることができる。Ｘ線発生システムは、更に、ハウジングの第１のカバー内に配置された第１のファンを含み、該第１のファンは、チャンバ内に冷却空気を強制的に送り込み、該チャンバ内に正圧を生じさせることができる。また、Ｘ線発生システムは、更に、ハウジングの第１のカバー内に配置された第１の通気口を含み、該第１の通気口は、チャンバから加熱空気を排気することができる。

本発明の別の実施形態において、コンピュータ断層撮影（「ＣＴ」）システムは、ガントリチャンバを定めるガントリハウジングを含み、該ガントリハウジングは、下部分と、上部分と、該上部分に隣接して配置される第１のガントリカバーとを含む。また、ＣＴシステムは、ガントリチャンバ内に配置されたＸ線管を含み、該Ｘ線管は、Ｘ線及び残留熱を発生させることができる。ＣＴシステムは、更に、ガントリハウジングの第１のガントリカバー内に配置された第１のファンを含み、該第１のファンは、ガントリチャンバ内に冷却空気を強制的に送り込み、ガントリチャンバ内に正圧を生じさせることができる。また、ＣＴシステムは、更に、ガントリハウジングの第１のガントリカバー内に配置された第１の通気口を含み、該第１の通気口は、ガントリチャンバから加熱空気を排気することができる。

本発明の更に別の実施形態では、コンピュータ断層撮影（「ＣＴ」）ガントリ冷却システムは、ガントリチャンバを定めるガントリハウジングを含み、該ガントリハウジングは、下部分と、上部分と、該上部分に隣接して配置されるガントリカバーとを含む。また、ＣＴガントリ冷却システムは、ガントリハウジングのガントリカバー内に配置されたファンを含み、該ファンは、ガントリチャンバ内に冷却空気を強制的に送り込み、ガントリチャンバ内に正圧を生じさせることができる。ＣＴガントリ冷却システムは、更に、ガントリハウジングのガントリカバー内に配置された通気口を含み、該通気口は、ガントリチャンバから加熱空気を排気することができる。

本発明の更に別の実施形態では、コンピュータ断層撮影（「ＣＴ」）ガントリ冷却法は、ガントリチャンバを定めるガントリハウジングを設ける段階を含み、該ガントリハウジングは、下部分と、上部分と、該上部分に隣接して配置されたガントリカバーとを含む。また、ＣＴガントリ冷却法は、ガントリハウジングのガントリカバー内に配置されたファンを設ける段階も含む。また、ＣＴガントリ冷却法は、更に、ファンを用いてガントリチャンバ内に冷却空気を強制的に送り込む段階と、ファンを用いてガントリチャンバ内に正圧を生じさせる段階とを含む。ＣＴガントリ冷却法は、更に、ガントリハウジングのガントリカバー内に配置された通気口を設ける段階と、該通気口を用いてガントリチャンバから加熱空気を排気する段階とを含む。

上記のように、本発明のコンピュータ断層撮影（「ＣＴ」）ガントリ冷却システム及び方法では、ＣＴシステムのガントリハウジングのガントリカバー内に配置された複数のファン及び通気口を用いる。これらのファン及び通気口は、ガントリチャンバを真空にするのではなく加圧することにより、ＣＴガントリ電子及び機械システムを効果的に冷却するように特に構成され、このような冷却を提供する。この加圧により、高速の冷却空気をガントリチャンバ内に配置された回転及び／又は静止構成要素に効果的に配向することが可能になる。有利には、ガントリチャンバ内に配置された熱交換器は、温度感知ＣＴガントリ電子及び機械システムの多くをバイパスする経路に沿った幾つかの通気口及び排気に近接して位置付けられる。冷却効率の向上は、比較的静かなファンを用いて、ＣＴシステム全体の騒音の発生を最低限にすることができることを意味する。ファンの位置決め及びガントリチャンバの加圧により、埃がガントリチャンバ内に蓄積し、その内部に配置された敏感な構成要素上に埃が積もるのが防止される。

図１を参照すると、本発明の一実施形態において、ＣＴシステム１０は、ガントリチャンバ１４を形成してこれを取り囲むガントリ１２（本明細書ではガントリハウジング１２とも言う）を含む。ガントリチャンバ１４内には、Ｘ線を発生して患者等に透過させることができるＸ線管１６と、患者等を透過したＸ線を受け取って画像を生成することができる１つ又はそれ以上の検出器（図示せず）と、他の電子及び機械システムとが配置される。好ましくは、ガントリチャンバ１４内に配置された構成要素は、ガントリハウジング１２の内側部分により定められる穴２０の中心線と一致する軸線１８の周りに回転する。移動可能なテーブル（図示せず）が穴２０に係合し、Ｘ線管１６及び１つ又はそれ以上の検出器等に対して患者等を支持して位置合わせすることができる。ガントリチャンバ１４内に配置されている構成要素の多くは、比較的温度に敏感である。例えば、１つ又はそれ以上の検出器は、比較的温度による影響を受けやすい材料からなり、約３８℃未満に維持される必要がある。従来のＣＴシステムでは、１つ又はそれ以上の検出器はそれぞれ、比較的一定の温度を維持するためにサーモスタット制御されるヒータが組み込まれる。ガントリチャンバ１４内にある空気が高温になりすぎた場合には、１つ又はそれ以上の検出器の温度は適切に制御されることができず、ＣＴシステム全体の性能が低下する可能性がある。従って、ガントリチャンバ１４内の周囲温度は、本発明のガントリ冷却システム及び方法を用いて約３７℃か、又はそれ以下に維持される。

例示的な一実施形態では、Ｘ線管１６は、円筒形真空容器内に封入された対向する電極を含む。真空容器は通常、ガラス又は、ステンレス鋼、銅、又は銅合金のような金属で製造される。電極は、回転するディスク形陽極組立体のターゲット・トラックからある距離に位置付けられた陰極組立体を含む。或いは、工業用途などにおいては、陽極組立体は静止型であってもよい。陽極のターゲット・トラック又は衝撃域は、一般にタングステン又はタングステン合金のような原子番号の大きい耐熱金属で製造される。更に、Ｘ線を発生させるのに用いる電子を加速させるために、陰極及び陽極組立体間には通常、約６０ｋＶ〜約１４０ｋＶの電位差に維持されている。高温の陰極フィラメントは、この電位差を横切って加速される熱電子を放出し、これが、陰極組立体のターゲット域に高速で衝突する。電子の運動エネルギーの僅かな部分が、高エネルギー電磁放射線すなわちＸ線に変換され、一方、残りの部分は後方散乱電子に含まれるか、熱に変換される。Ｘ線は、焦点からあらゆる方向に放出され、焦点アライメント経路に沿って真空容器から外に配向することができる。例えば、金属真空容器を有するＸ線管１６では、Ｘ線透過窓が真空容器内に形成され、Ｘ線ビームを所望の位置に放出することができる。真空容器から放出された後、Ｘ線は、焦点アライメント経路に沿って配向され、医学的な検査及び診断の目的で被検体（人間の解剖学的部位のような）を通過する。被検体を透過したＸ線は、１つ又はそれ以上の検出器により捕獲され、被検体の内部解剖学的構造の画像が形成される。同様に、工業用Ｘ線管を用いて、例えば、金属部品の亀裂の有無の検査又は空港での荷物の中身の検査を行うことができる。

医療診断用Ｘ線管１６におけるＸ線の生成は、本質的に極めて非効率的なプロセスであることから、Ｘ線管１６内の構成要素は高温で動作する。例えば、陽極の焦点の温度は、約２７００℃の高温に達し、更に陽極の他の部分は約１８００℃の高温に達する場合もある。Ｘ線管の動作中に発生する熱エネルギーは、通常、陽極及び他の構成要素から真空容器へ、更にガントリチャンバ１４内に伝達される。

本発明のＣＴガントリ冷却システム２２は、ＣＴシステム１０のガントリ１２を冷却するように特に構成された複数のファン及び通気口を含む。例示的な一構成では、１対のファン（第１のファン２４及び第２のファン２６を含む）と、１対の通気口（第１の通気口２８及び任意的な第２の通気口３０を含む）とが、ガントリハウジング１２の第１のガントリカバー３２内に配置される。別の１対のファン（第３のファン３４及び第４のファン３６を含む）と、別の１対の通気口（第３の通気口３８及び任意的な第４の通気口４０を含む）とは、ガントリハウジング１２の第２のガントリカバー４２内に配置される。図２を参照すると、第１のファン２４、第２のファン２６、第１の通気口２８、任意的な第２の通気口３０、第３のファン３４、第４のファン３６、第３の通気口３８、及び任意的な第４の通気口４０が示されており、これらは第１／第２のガントリカバー３２、４２内に配置されている。本明細書では、第１のファン２４、第２のファン２６、第１の通気口２８、任意的な第２の通気口３０、第３のファン３４、第４のファン３６、第３の通気口３８、及び任意的な第４の通気口４０が示され、説明されているが、これよりも多いか又は少ない数のファン及び通気口を用いることもできることは当業者には容易に明らかであろう。

再び図１を参照すると、上に記載した複数のファン及び通気口は、ＣＴシステム１０のガントリチャンバ１４を加圧する働きをする。詳細には、複数のファン及び通気口は、冷却空気流を発生し、これがガントリチャンバ１４内に配置された構成要素及びその周りに配向されることにより、ガントリチャンバ１４内に配置された構成要素を冷却する。第１の排気通気口４４及び第２の排気通気口４６は、ガントリハウジング１２及びＣＴシステム１０の床に近い下部分に設けられる。床に近いＣＴシステム１０の下部分から空気を排出することにより、埃がガントリチャンバ１４内に蓄積し、そこに配置されている敏感な構成要素上に埃が積もることが防止される。

また、有利には、上述の複数のファン及び通気口は、ＣＴシステム１０のガントリチャンバ１４内にある空気を混合する働きをする。例えば、ＣＴシステム１０が非走査動作モードである場合のように、ガントリチャンバ１４内に配置された構成要素が静止した非回転状態中は、本発明のＣＴガントリ冷却システム２２が冷却機能の大部分を行う。好ましい構成においては、Ｘ線管１６は、内部に配置された通気口２８、３０、３８、４０に近接してガントリ１２の上部分に位置決めされ、これによりこのような非走査動作モード中にＸ線管１６が最も冷却するようにする。このような構成では、Ｘ線管１６が自己の加熱空気を取り込まないようにされる。任意的に熱交換器４８もまた、内部に配置された通気口２８、３０、３８、４０に近接してガントリ１２の上部分に位置決めされる。熱交換器４８は、非走査動作モード中は、付加的な熱をＸ線管１６から奪い、ガントリハウジング１２の上部分に配置された通気口を通じて直接排気することにより、付加的な高温の空気をガントリチャンバ１４に誘導しないように働く。

図３を参照すると、本発明の別の実施形態において、各ガントリカバー３２、４２に配置された各ファン２４、３４、２６、３６は、輪郭取り入れ口５２に連結され、各ガントリカバー３２、４２の開口５４内に配置された多速度ファン組立体５０を含む。各開口５４は、フィンガー・ガードメッシュ５６等で覆う。複数のファン２４、３４、２６、３６は、例えば、複数の多速ＡＣファン、又は複数の動作点をもたらす複数のＤＣファンを含むことができる。好ましくは、複数のファン２４、３４、２６、３６は、ガントリチャンバ１４（図１）内に配置されたサーミスタにより制御され、ガントリチャンバ１４内の温度が予め定められたレベルに達した場合にだけ用いられる。

本発明のシステム及び方法によれば、ＣＴガントリ冷却システム及び方法が提供されたことは明らかである。本発明のシステム及び方法を、その好ましい実施形態及び実施例を参照して説明してきたが、他の実施形態及び実施例もまた、同様の機能を実行し及び／又は同様の結果を達成することができる。このような等価の実施形態及び実施例の全ては本発明の精神及び範囲内にあり、特許請求の範囲に含まれるものとされる。

ＣＴシステムのガントリハウジングのガントリカバー内の複数のファン及び通気口の配置が強調された、本発明のコンピュータ断層撮影（「ＣＴ」）ガントリ冷却システムの好ましい一実施形態を示す略図。 同様にガントリカバー内の複数のファン及び通気口の配置が強調された図１のガントリカバーの１つの好ましい一実施形態の平面図。 ファン組立体の１つの構成要素が強調された図２のガントリカバーの部分分解斜視図。

符号の説明

１０ ＣＴシステム１０
１２ ガントリ
１４ ガントリチャンバ
１６ Ｘ線管
２４ 第１のファン
２８ 第１の通気口
３２ ガントリカバー

Claims (10)

1. 下部分と、上部分と、該上部分に隣接して配置される第１のカバー（３２）とを含む、チャンバ（１４）を定めるハウジング（１２）と、
   前記チャンバ（１４）内に配置され、Ｘ線及び残留熱を発生させることができるＸ線発生装置（１６）と、
   前記ハウジング（１２）の第１のカバー（３２）内に配置され、前記チャンバ（１４）内に冷却空気を強制的に送り込んで前記チャンバ（１４）内に正圧を生じさせることができる第１のファン（２４）と、
   前記ハウジング（１２）の第１のカバー（３２）内に配置され、前記チャンバ（１４）から加熱空気を排気することができる第１の通気口（２８）と、
   を備えるＸ線発生システム。
2. 前記ハウジングの第１のカバー内に配置され、前記チャンバ内に冷却空気を強制的に送り込んで前記チャンバ内に正圧を生じさせることができる第２のファン（２６）を更に備える請求項１に記載のＸ線発生システム。
3. 前記ハウジングの第１のカバー内に配置され、前記チャンバから加熱空気を排気することができる第２の通気口（３０）を更に備える請求項１に記載のＸ線発生システム。
4. 前記ハウジングの上部分に隣接して配置された第２のカバー（４２）を更に備える請求項１に記載のＸ線発生システム。
5. 前記ハウジングの第２のカバー内に配置され、前記チャンバ内に冷却空気を強制的に送り込んで前記チャンバ内に正圧を生じさせることができる、第３のファン（３４）及び第４のファン（３６）の少なくとも１つを更に備える請求項４に記載のＸ線発生システム。
6. 前記ハウジングの第２のカバー内に配置され、前記チャンバから加熱空気を排気することができる第３の通気口（３８）を更に備える請求項４に記載のＸ線発生システム。
7. 前記ハウジングの第２のカバー内に配置され、前記チャンバから加熱空気を排気することができる第４の通気口（４０）を更に備える請求項６に記載のＸ線発生システム。
8. 前記ハウジングの下部分内に配置され、前記チャンバから加熱空気を排気することができる第１の排気通気口（４４）を更に備える請求項１に記載のＸ線発生システム。
9. 前記ハウジングの下部分内に配置され、前記チャンバから加熱空気を排気することができる第２の排気通気口（４６）を更に備える請求項８に記載のＸ線発生システム。
10. 前記Ｘ線発生装置及び前記第１の通気口に隣接して配置され、前記Ｘ線発生装置から熱を奪い取り、前記チャンバから前記第１の通気口を通じて加熱空気を排気することができる熱交換器（４８）を更に備える請求項１に記載のＸ線発生システム。

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