JP2006204399A - X-ray ct apparatus - Google Patents

X-ray ct apparatus Download PDF

Info

Publication number
JP2006204399A
JP2006204399A JP2005017810A JP2005017810A JP2006204399A JP 2006204399 A JP2006204399 A JP 2006204399A JP 2005017810 A JP2005017810 A JP 2005017810A JP 2005017810 A JP2005017810 A JP 2005017810A JP 2006204399 A JP2006204399 A JP 2006204399A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ray
air fluid
rotating member
scanner
cooling
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2005017810A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shingo Hishikawa
真吾 菱川
Jun Takahashi
順 高橋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Original Assignee
Hitachi Medical Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Medical Corp filed Critical Hitachi Medical Corp
Priority to JP2005017810A priority Critical patent/JP2006204399A/en
Publication of JP2006204399A publication Critical patent/JP2006204399A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an X-ray CT apparatus which can improve the stability and reliability of a specificity by efficiently refrigerating a converter circuit, an inverter circuit and other electric components or the like of an X-ray high-voltage apparatus mounted on a scanner rotating section even when the scanning is speeded up. <P>SOLUTION: An X-ray generating unit, an X-ray detecting unit and a scanner controlling device 9 to control a scanner are fixed to an inner peripheral surface of a rotation member 8 of the scanner rotating section, and those individual elements are incorporated and attached to the rotation member 8. An air intake aperture 19 is disposed in the rotation member 8 and the air flow at an outer peripheral side of the rotation member 8 generated by the rotation of the rotation member 8 is guided to the heat sink 14b through the air flow intake aperture 19 so that the electric components of the X-ray controlling device 14 including the semiconductor elements group for electric power 14a are refrigerated. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明はX線CT装置に係り、特にスキャナガントリィ回転部に搭載する搭載ユニットを効率良く冷却するためのスキャナガントリィ機構を備えたX線CT装置に関する。   The present invention relates to an X-ray CT apparatus, and more particularly to an X-ray CT apparatus provided with a scanner gantry mechanism for efficiently cooling a mounting unit mounted on a scanner gantry rotating unit.

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”、さらに、“X線検出器を多列化して一度に多くの断層画像の撮像が可能”等の特徴を有するマルチスライス機能を備えた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が普及している。   In recent years, in X-ray CT systems, “a wide range of scanning is possible in a short time”, “continuous data can be obtained in the direction of the body axis, which enables the generation of 3D images”, and “X-ray detectors” A helical CT called a helical scan or a spiral scan having a multi-slice function having a feature such as “multiple rows of images can be taken and a large number of tomographic images can be taken at once” has been widely used.

このら旋CTのスキャナガントリィ(以下、ガントリィと呼ぶ)は、スキャナ固定部とスキャナ回転部とで構成され、スキャナ回転部に、X線発生ユニット(X線管及びこのX線管に高電圧を印加する高電圧発生装置等)とX線検出ユニット(X線検出器及びこの出力を増幅する増幅器等)とを搭載し、前記スキャナ固定部に設けたスリップリングと前記スキャナ回転部に設けたブラシとから成る電力伝達機構を介して所要のX線を発生させるための電力を前記X線管に供給し、前記スキャナ回転部を連続回転させると同時に、被検体を載置したテーブルを前記被検体の体軸方向に連続移動させて、前記X線管とX線検出器とを前記被検体に対し相対的にら旋運動をさせるものである。   This spiral CT scanner gantry (hereinafter referred to as the gantry) is composed of a scanner fixing part and a scanner rotating part, and an X-ray generating unit (X-ray tube and a high voltage applied to the X-ray tube). High voltage generator and the like) and an X-ray detection unit (an X-ray detector and an amplifier for amplifying this output, etc.), a slip ring provided in the scanner fixing part, and a scanner rotating part. Electric power for generating required X-rays is supplied to the X-ray tube via a power transmission mechanism including a brush, and the scanner rotating unit is continuously rotated. The X-ray tube and the X-ray detector are spirally moved relative to the subject by continuously moving in the body axis direction of the subject.

このように、ら旋CTは、前記スキャナ回転部に搭載したX線管から連続して長時間X線を放射しなければならないので、X線管の負荷は増大するために大容量のX線管が必要になるが、該X線管を大容量化すればこのX線管から発生する熱も増大する。
この発熱によるガントリィ内部の温度上昇により、前記スキャナ回転部に搭載された前記X線検出器や高電圧発生装置などの電気部品が前記温度の影響を受けないようにするための前記ガントリィ内部を冷却する技術が特許文献1に開示されている。
Thus, the spiral CT must emit X-rays for a long time continuously from the X-ray tube mounted on the scanner rotating unit, so that the load on the X-ray tube increases, so a large capacity X-ray Although a tube is required, if the capacity of the X-ray tube is increased, the heat generated from the X-ray tube also increases.
Due to the temperature rise inside the gantry due to this heat generation, the inside of the gantry is cooled so that the electrical components such as the X-ray detector and high voltage generator mounted on the rotating part of the scanner are not affected by the temperature. This technique is disclosed in Patent Document 1.

この特許文献1に開示されているX線CT装置は、前記ガントリィを覆う外装カバーには、該外装カバー外部の空気を該外装カバー内部に取り入れる空気取り入れ口と前記外装カバー内部の空気を該外装カバー外部に吐き出す空気吐き出し口を設け、前記スキャナ回転部には、前記外装カバー内部の熱を吸引しこの吸引した熱を放出する吸引放出手段を設けたもので、前記外装カバー外部の空気を該外装カバー内部に取り入れ、かつ前記外装カバー内部の空気を該外装カバー外部に吐き出すようにしてスキャナー内部を冷却するものである。
特開2002-65659号公報
In the X-ray CT apparatus disclosed in Patent Document 1, the exterior cover that covers the gantry is provided with an air intake port for taking air outside the exterior cover into the exterior cover and air inside the exterior cover. An air discharge port for discharging air to the outside of the cover is provided, and the scanner rotating part is provided with suction discharge means for sucking heat inside the outer cover and releasing the sucked heat. The inside of the scanner is cooled by taking it into the exterior cover and discharging the air inside the exterior cover to the outside of the exterior cover.
JP 2002-65659 A

一般に、上記X線管に印加する高電圧を発生するX線高電圧装置には、該X線高電圧装置の高電圧変圧器を小型、軽量化するために、インバータ式X線高電圧装置が用いられている。
このインバータ式X線高電圧装置は、商用の交流電源を直流電圧に変換するコンバータ回路と、前記直流電圧を前記商用電源周波数よりも高い周波数の交流電圧に変換するインバータ回路と、前記高周波の交流電圧を高電圧に昇圧する高電圧変圧器と、前記昇圧した交流高電圧を直流の高電圧に整流する高電圧整流器とで構成されている。
Generally, an X-ray high-voltage device that generates a high voltage to be applied to the X-ray tube includes an inverter type X-ray high-voltage device in order to reduce the size and weight of the high-voltage transformer of the X-ray high-voltage device. It is used.
This inverter type X-ray high-voltage device includes a converter circuit that converts commercial AC power into DC voltage, an inverter circuit that converts the DC voltage into AC voltage having a frequency higher than the commercial power frequency, and the high-frequency AC A high voltage transformer that boosts the voltage to a high voltage and a high voltage rectifier that rectifies the boosted AC high voltage to a DC high voltage.

前記コンバータ回路、インバータ回路は、数百アンペアもの大電流を導通及び非導通にするスイッチング能力を有する、例えば、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ(Insulated Gate Bipolar Transistor、以下、IGBTと略称する)などの電力用半導体素子で構成される。
この素子は,該素子を非導通状態から導通状態へのスイッチング動作時と、導通状態から非導通状態へのスイッチング動作時及び導通状態時でそれぞれ電力損失を発生する。
この電力損失によって、前記電力用半導体素子の温度が許容値を超えると熱破壊に至るので、これを防止するために、一般に、前記電力用半導体素子は、放熱フィンを伴うヒートシンクと呼ばれる熱容量が大きい金属に固着し、これをファンからの送風で冷却する手法を取っている。
そして、前記ファンを回転させるモータは、その軸がスキャナ回転部の回転部材の回転中心軸と平行に取り付けられている。
The converter circuit and the inverter circuit have a switching ability for conducting and non-conducting a large current of several hundred amperes, for example, for power such as an insulated gate bipolar transistor (hereinafter abbreviated as IGBT). It is composed of semiconductor elements.
This element generates power loss during the switching operation of the element from the non-conducting state to the conducting state, during the switching operation from the conducting state to the non-conducting state, and during the conducting state.
Due to this power loss, if the temperature of the power semiconductor element exceeds an allowable value, it causes thermal destruction. Therefore, in order to prevent this, the power semiconductor element generally has a large heat capacity called a heat sink with radiation fins. A method of fixing to metal and cooling it by blowing air from a fan is taken.
The motor for rotating the fan has a shaft attached in parallel with the rotation center axis of the rotating member of the scanner rotating unit.

このような構成のインバータ式X線高電圧装置をスキャナ回転部に搭載することによって、X線CT装置のユニット数を、ガントリィと、テーブルと、画像処理ユニットを内蔵した操作卓との3つのユニットのみで構成することができるので、小さなスペースにも設置可能となる。   By installing the inverter type X-ray high-voltage device with such a configuration in the scanner rotation unit, the number of units of the X-ray CT device can be reduced to three units: a gantry, a table, and a console with a built-in image processing unit. Since it can be configured only with this, it can be installed in a small space.

上記のX線CT装置は、3つのユニットのみの最少構成で、1スキャン時間が0.5秒の高速スキャンが可能となり心臓の診断にも用いられるようになったが、さらにモーションアーチファクトを低減するために時間分解能を上げることへの要求から、さらなるスキャン時間の高速化、すなわち、1スキャン時間を0.5秒以下にすることが望まれている。   The above X-ray CT apparatus has a minimum configuration of only three units, and can perform high-speed scans with a scan time of 0.5 seconds and can be used for cardiac diagnosis. To further reduce motion artifacts In order to increase the time resolution, it is desired to further increase the scan time, that is, to make one scan time 0.5 seconds or less.

しかし、スキャン時間を高速化すると、それよりも低速の従来の装置に比べてスキャナ回転時間に反比例して単位時間当たりのX線量を多くしなければならない。すなわち、粒状ノイズの少ない良好な断層画像を得るためには、X線管の陽極と陰極間に流す電流(以下、管電流と呼ぶ)をスキャナ回転速度に反比例して多く流し、十分なX線量を被検体に照射する必要がある。
したがって、X線管に流れる管電流の増大により、X線管には従来よりも大容量のものが必要となり、このX線管に電力を供給するインバータ式X線高電圧装置も大出力のものが必要となる。
However, if the scanning time is increased, the X-ray dose per unit time must be increased in inverse proportion to the scanner rotation time as compared with a conventional apparatus having a lower speed. In other words, in order to obtain a good tomographic image with less granular noise, a large amount of current flowing between the anode and cathode of the X-ray tube (hereinafter referred to as tube current) is caused to flow in inverse proportion to the scanner rotation speed, and a sufficient X-ray dose is obtained. It is necessary to irradiate the subject.
Therefore, due to the increase in tube current flowing in the X-ray tube, the X-ray tube needs to have a larger capacity than before, and the inverter type X-ray high voltage device that supplies power to this X-ray tube also has a large output Is required.

このため、前記コンバータ回路及びインバータ回路の電力用半導体素子に流れる電流が増え、電力用半導体素子の損失が増大し、前記ヒートシンクを冷却するファンには冷却能力の大きなものが必要となり、該冷却ファンは大型なものになる。   For this reason, the current flowing through the power semiconductor element of the converter circuit and the inverter circuit increases, the loss of the power semiconductor element increases, and the fan that cools the heat sink needs to have a large cooling capacity. Will be large.

しかし、上記従来と同様に、前記大型の冷却ファンのモータ軸を、スキャナ回転部の回転部材の回転中心軸と平行に配置して該回転部材を従来よりも高速で回転させると、前記回転部材の遠心方向の加速度が従来の約2.8倍(1スキャン時間を0.5秒から0.3秒にした場合)となり、これによって電力用半導体素子の放熱用ヒートシンクの冷却ファンモータの軸にかかる加重が飛躍的に増大し、前記ファン用モータの軸受けの異常磨耗、ひいては破損に至ることが懸念される。   However, as in the conventional case, when the motor shaft of the large cooling fan is arranged in parallel with the rotation center axis of the rotary member of the scanner rotating portion and the rotary member is rotated at a higher speed than the conventional case, the rotary member The acceleration in the centrifugal direction is approximately 2.8 times that of the conventional model (when the scan time is changed from 0.5 seconds to 0.3 seconds), which greatly increases the load applied to the cooling fan motor shaft of the heat sink for heat dissipation of the power semiconductor element. There is a concern that the bearings of the fan motor may be abnormally worn and eventually damaged.

このように、従来以上にスキャン速度を高速化すれば、前記ファンからの送風で電力用半導体素子を冷却することができなくなるので、当然、特許文献1に開示されている技術だけでは前記電力用半導体素子は冷却不足となり、上記コンバータ回路、インバータ回路をスキャナ回転部に搭載して.05秒以下のスキャン時間を達成するのは困難になる。   As described above, if the scanning speed is increased more than before, the power semiconductor element cannot be cooled by the air blown from the fan. Therefore, naturally, the technique disclosed in Patent Document 1 alone is used for the power. The semiconductor element becomes insufficiently cooled, and it becomes difficult to achieve the scan time of .05 seconds or less by mounting the converter circuit and the inverter circuit on the scanner rotating unit.

また、スキャン時間の高速化によるX線管の大容量化に伴い、該X線管から発生する熱も増大するので、前記コンバータ回路、インバータ回路をスキャナ回転部に搭載しない方式のX線CT装置も含めて、前記X線管からの廃熱によってスキャナ回転部に搭載される電気部品やX線検出器などにも影響を及ぼさない方策を講じる必要がある。   Also, as the capacity of the X-ray tube is increased by increasing the scanning time, the heat generated from the X-ray tube also increases. Therefore, the converter circuit and the inverter circuit are not mounted on the scanner rotating unit. In addition, it is necessary to take measures to prevent the waste heat from the X-ray tube from affecting the electrical components and the X-ray detector mounted on the scanner rotating unit.

本発明の目的は、上記の課題に鑑みてなされてものであって、スキャン時間を高速化しても、スキャナ回転部に搭載されるX線高電圧装置のコンバータ回路、インバータ回路及び他の電気部品などを効率良く冷却して、特性の安定性、信頼性の向上を図ることができるX線CT装置を提供することにある。   An object of the present invention is made in view of the above problems, and even if the scan time is increased, a converter circuit, an inverter circuit, and other electrical components of an X-ray high-voltage device mounted on a scanner rotating unit It is an object of the present invention to provide an X-ray CT apparatus capable of efficiently cooling the above and improving the stability and reliability of characteristics.

上記目的は、スキャナガントリィ回転部の回転部材に搭載したX線発生のための1以上のユニットの冷却対象部を前記回転部材の回転によっで発生した該回転部材の外周側の空気流体で冷却するもので、具体的には、以下の手段によって達成される。   The purpose of the above is to provide a cooling target portion of one or more units for generating X-rays mounted on the rotating member of the scanner gantry rotating unit with the air fluid on the outer peripheral side of the rotating member generated by the rotation of the rotating member. Specifically, it is achieved by the following means.

(1)スキャナガントリィ固定部に対し回転可能な如く設けられた回転部材にX線発生のための1以上のユニットが取り付けられるスキャナガントリィ回転部を具備するX線CT装置において、少なくとも1つの前記ユニットの冷却対象部の冷却媒体に前記回転部材の回転によって生じる該回転部材の外周側の空気流体を用い、この空気流体の流れる方向に前記冷却対象部を前記回転部材に配置する。
そして、前記空気流体を前記冷却対象部に取り込む空気流体取込手段を前記回転部材と前記冷却対象部のいずれか一方又は双方に設ける。
このように、前記スキャナ回転部の回転部材の回転によって生じる該回転部材の外周側の空気流体の流れる方向に前記冷却対象部を配置し、この冷却対象部の冷却媒体に前記空気流体を用いて、前記空気流体取込手段で前記冷却対象部に前記空気流体を取り込むようにしたので、効率良く前記冷却対象部を冷却することができる。
したがって、冷却対象部を冷却するためのスキャナガントリィの回転部材に搭載される従来の大型の冷却ファンは不要となり、高速スキャンが可能となる。なお、さらに前記スキャナガントリィの固定部に冷却ファンを設け、この冷却ファンから送風される空気流体で前記回転部材の冷却対象部が冷却される位置に前記スキャナ回転部を停止させることによって、撮影停止中も前記冷却対象物を冷却することができる。
(1) In an X-ray CT apparatus comprising a scanner gantry rotating unit in which one or more units for generating X-rays are attached to a rotating member provided so as to be rotatable with respect to the scanner gantry fixing unit. The air fluid on the outer peripheral side of the rotating member generated by the rotation of the rotating member is used as the cooling medium of the cooling target portion of the unit, and the cooling object portion is arranged on the rotating member in the direction in which the air fluid flows.
And the air fluid taking-in means which takes in the said air fluid to the said cooling object part is provided in either one or both of the said rotation member and the said cooling object part.
In this way, the cooling target part is arranged in the flow direction of the air fluid on the outer peripheral side of the rotating member generated by the rotation of the rotating member of the scanner rotating part, and the air fluid is used as a cooling medium of the cooling target part. Since the air fluid is taken into the cooling target part by the air fluid taking-in means, the cooling target part can be efficiently cooled.
Therefore, the conventional large cooling fan mounted on the rotating member of the scanner gantry for cooling the cooling target portion is unnecessary, and high-speed scanning is possible. Further, a cooling fan is provided at the fixed part of the scanner gantry, and the scanner rotating part is stopped at a position where the cooling target part of the rotating member is cooled by the air fluid blown from the cooling fan. The object to be cooled can be cooled even during stoppage.

(2)前記ユニットを前記スキャナ回転部の回転部材の内周側に取り付けた構成のX線CT装置の場合、前記空気流体取込手段は、前記回転部材に設けた前記空気流体を取り込む取込口と、この取込口から取り込んだ前記空気流体を前記冷却対象部に導く空気流体導入手段とを備える。
一方、前記ユニットを前記スキャナ回転部の回転部材の外周側に取り付けた構成のX線CT装置の場合、前記空気流体取込手段は、前記空気流体を前記冷却対象部に導く空気流体導入手段であって、この空気流体導入手段を前記冷却対象部に設ける。
このように構成することによって、ユニットをスキャナ回転部の回転部材の内周側、外周側に搭載する構成のいずれのX線CT装置でも、前記冷却対象部を前記回転部材の回転によって生じる空気流体で冷却することができる。
(2) In the case of the X-ray CT apparatus having the configuration in which the unit is attached to the inner peripheral side of the rotating member of the scanner rotating unit, the air fluid taking-in means takes in the air fluid provided in the rotating member And an air fluid introducing means for guiding the air fluid taken in from the intake port to the cooling target portion.
On the other hand, in the case of the X-ray CT apparatus configured to attach the unit to the outer peripheral side of the rotating member of the scanner rotating unit, the air fluid intake means is an air fluid introducing means for guiding the air fluid to the cooling target part. And this air fluid introduction means is provided in the said cooling object part.
With this configuration, in any X-ray CT apparatus configured to mount the unit on the inner peripheral side and the outer peripheral side of the rotating member of the scanner rotating unit, the cooling fluid is generated by the rotation of the rotating member. Can be cooled.

(3)上記空気流体導入手段に、以下の手段を用いることによって効率良く空気流体を冷却対象部に導くことができる。
1)前記回転部材の取込口に取込フード部材を設ける。
2)前記回転部材の取込口に取込ガイド部材を設ける。
3)前記取込ガイド部材に空気流体の取込角度可変手段を設ける。
4)前記取込ガイド部材に、記回転部材の回転加速時は閉じ、加速終了時に開く取込ガイド開閉手段を設ける。
(3) By using the following means as the air fluid introducing means, the air fluid can be efficiently guided to the cooling target portion.
1) An intake hood member is provided at the intake port of the rotating member.
2) An intake guide member is provided at the intake port of the rotating member.
3) Air intake angle variable means is provided on the intake guide member.
4) The take-in guide member is provided with take-in guide opening / closing means that closes when the rotation member is accelerated and opens at the end of the acceleration.

(4)上記冷却対象部を、X線高電圧装置におけるコンバータ回路、インバータ回路及びこれらの回路を制御する制御部とから成るX線制御装置のうちの少なくとも前記インバータ回路及びこれを制御するインバータ回路制御部とする場合、少なくとも前記インバータ回路の電力用半導体素子の発熱を放熱する複数のフィンからなるヒートシンクに前記空気流体を流す通路を設ける。
そして、前記ヒートシンクに、該ヒートシンクを含む前記X線制御装置の全部又は一部を前記回転部材に取り付ける取付部材を設け、この取り付け部材に前記空気流体を導くガイド手段を設ける。
このように、コンバータ回路、インバータ回路に用いる電力用半導体素子が発生する熱をフィンに放熱するヒートシンクに、前記空気流体を流す通路を設けることによって、前記電力用半導体素子を効率良く冷却することができるので、大型の冷却ファンは不要となり、高速スキャンが可能となる。
(4) At least the inverter circuit of the X-ray control device including the converter circuit in the X-ray high voltage device, the inverter circuit, and the control unit for controlling these circuits, and the inverter circuit for controlling the cooling target unit. In the case of the control unit, at least a passage through which the air fluid flows is provided in a heat sink including a plurality of fins that dissipate heat generated by the power semiconductor element of the inverter circuit.
The heat sink is provided with an attachment member for attaching all or part of the X-ray control apparatus including the heat sink to the rotating member, and a guide means for guiding the air fluid is provided on the attachment member.
Thus, by providing the heat sink that dissipates heat generated by the power semiconductor elements used in the converter circuit and the inverter circuit to the fins, the passage of the air fluid can be provided to efficiently cool the power semiconductor elements. As a result, a large cooling fan is not required and high-speed scanning is possible.

(5)前記ヒートシンクの形状を以下のようにすることにより前記空気流体を効率良く流すことができる。
1)空気流体を流す通路の入り口を広く、出口を狭くした形状のヒートシンク。
2)ヒートシンクの通路を通過した空気流体を前記回転部材の外部に排出する通路を有する形状のヒートシンク。
3)ヒートシンクを含む前記X線制御装置の全部又は一部を前記回転部材に取り付ける取付部材に前記空気流体を導くガイド手段と、前記ヒートシンクの通路を通過した前記空気流体を前記回転部材の外部に排出する通路とを設けたヒートシンク。
(5) The air fluid can be flowed efficiently by making the shape of the heat sink as follows.
1) A heat sink with a wide entrance and a narrow exit for the passage of air fluid.
2) A heat sink having a shape having a passage for discharging the air fluid that has passed through the passage of the heat sink to the outside of the rotating member.
3) Guide means for guiding the air fluid to a mounting member that attaches all or part of the X-ray control device including the heat sink to the rotating member, and the air fluid that has passed through the passage of the heat sink to the outside of the rotating member. A heat sink with a discharge passage.

スキャナ回転部の回転部材の回転によって生じる該回転部材の外周側の空気流体の流れる方向に前記冷却対象部を配置し、この冷却対象部の冷却媒体に前記空気流体を用いて、前記空気流体取込手段で前記冷却対象部に前記空気流体を取り込むようにしたので、効率良く前記冷却対象部を冷却することができる。
特に、X線高電圧装置におけるコンバータ回路、インバータ回路の電力用半導体素子が発生する熱をフィンに放熱するヒートシンクに前記空気流体を流す通路を設けることによって、前記電力用半導体素子を効率良く冷却することができるので、大型の冷却ファンは不要となり、高速スキャンが可能となる。
このように、スキャン時間を高速化しても、スキャナ回転部に搭載されるX線高電圧装置のコンバータ回路、インバータ回路及び他の電気部品などを効率良く冷却して、特性の安定性、信頼性の高いX線CT装置を提供することができる。
The cooling target part is arranged in a direction in which the air fluid flows on the outer peripheral side of the rotating member generated by the rotation of the rotating member of the scanner rotating part, and the air fluid is collected by using the air fluid as a cooling medium of the cooling target part. Since the air fluid is taken into the cooling target portion by the insertion means, the cooling target portion can be efficiently cooled.
In particular, the power semiconductor element is efficiently cooled by providing a passage through which the air fluid flows in a heat sink that dissipates heat generated by the power semiconductor element of the converter circuit and the inverter circuit in the X-ray high voltage apparatus to the fins. Therefore, a large cooling fan is not necessary, and high-speed scanning is possible.
In this way, even if the scan time is increased, the converter circuit, inverter circuit, and other electrical components of the X-ray high-voltage device mounted on the scanner rotating unit can be efficiently cooled to ensure stable characteristics and reliability. High X-ray CT system can be provided.

以下、本発明によるX線CT装置の実施の形態について、添付図面に従って詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of an X-ray CT apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図1は、本発明によるガントリィを備えたX線CT装置の外観図で、ガントリィ1と、被検体を載置するテーブル2と、操作卓3とで構成される。
前記ガントリィ1の中心部には、被検体が挿入される開口部4が設けられ、該ガントリィ1の前面には、テーブル2が配置されている。
前記テーブル2の高さは電動で調節できるように構成され、該テーブル2の上面には被検体を載置する天板5が設けられ、この天板5は被検体を撮影位置に位置決めするためにガントリィ1に対して電動でスライドできるように構成されている。
前記操作卓3上には、キーボードやマウス等の入力装置6と、患者情報、撮影条件等の各種情報と撮影された断層画像を表示する表示装置としてのCRTモニタ7が配備されている。
この操作卓3の内部には、画像処理装置(図示省略)やシステム全体を制御する制御装置(図示省略)が収納されて前記ガントリィ1、テーブル2と接続され、これらのガントリィ1、テーブル2は前記制御装置により制御される。
FIG. 1 is an external view of an X-ray CT apparatus provided with a gantry according to the present invention, and is composed of a gantry 1, a table 2 on which a subject is placed, and a console 3.
An opening 4 into which a subject is inserted is provided at the center of the gantry 1, and a table 2 is disposed on the front surface of the gantry 1.
The height of the table 2 is configured to be electrically adjustable, and a top plate 5 on which the subject is placed is provided on the upper surface of the table 2, and the top plate 5 is used for positioning the subject at the imaging position. The gantry 1 can be slid electrically.
On the console 3, an input device 6 such as a keyboard and a mouse, and a CRT monitor 7 as a display device for displaying various information such as patient information and imaging conditions and a captured tomographic image are arranged.
Inside the console 3, an image processing device (not shown) and a control device (not shown) for controlling the entire system are housed and connected to the gantry 1 and the table 2. The gantry 1 and the table 2 are It is controlled by the control device.

以下、本発明に係るX線CT装置のガントリィについて説明する。
図2は、スキャナ回転部の内周面にX線発生ユニットとX線検出ユニットを
搭載した本発明の第1の実施形態に係るX線CT装置のガントリィの構成を示す図である。
Hereinafter, the gantry of the X-ray CT apparatus according to the present invention will be described.
FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the gantry of the X-ray CT apparatus according to the first embodiment of the present invention in which the X-ray generation unit and the X-ray detection unit are mounted on the inner peripheral surface of the scanner rotation unit.

図2において、スキャナガントリィ1は、スキャナ固定部(図示省略)とスキャナ回転部とで構成され、スキャナ回転部には回転部材8の内周面にX線発生ユニットとX線検出ユニット及びスキャナ回転部を制御するスキャナ制御装置9を搭載し、このスキャナ制御装置9で前記操作卓3からの操作指令に対応したスキャナ制御信号を生成して、この制御信号に基づいて回転駆動モータ10の回転駆動力を動力伝達ベルト11を介して前記回転部材8に伝達し、該回転部材8を所定の回転数で回転させてスキャンする。   In FIG. 2, a scanner gantry 1 includes a scanner fixing unit (not shown) and a scanner rotating unit. The scanner rotating unit includes an X-ray generation unit, an X-ray detection unit, and a scanner on the inner peripheral surface of the rotating member 8. The scanner control device 9 for controlling the rotating unit is mounted, and the scanner control device 9 generates a scanner control signal corresponding to the operation command from the console 3, and the rotation of the rotary drive motor 10 based on the control signal A driving force is transmitted to the rotating member 8 through the power transmission belt 11, and the rotating member 8 is rotated at a predetermined rotational speed for scanning.

前記X線発生ユニットは、前記開口部4に挿入され撮影位置に載置された被検体にX線を照射するX線照射装置(X線菅及びコリメータ)12と、このX線照射装置12のX線菅の陽極と陰極間に印加する高電圧を発生する高電圧発生装置13と、図示省略のスキャナ固定部に設けたスリップリングとスキャナ回転部に設けたブラシとからなる電力伝達手段により商用交流電源からの電力が入力されて前記高電圧発生装置13に入力する前記商用電源の周波数よりも高い周波数の交流電圧を発生し制御するX線制御装置14と、前記X線照射装置12のX線菅を冷却するX線菅冷却装置15とで構成され、これらはそれぞれ前記回転部材8の内周面に固着される。
なお、前記X線制御装置14と高電圧発生装置13とでX線高電圧装置を構成しており、前記X線制御装置14には前記X線管のフィラメントを加熱するフィラメント加熱装置も含まれている。
また、前記X線照射装置には前記X線管の陽極を回転させる陽極駆動装置が含まれている。
The X-ray generation unit includes an X-ray irradiation device (X-ray beam and collimator) 12 that irradiates a subject inserted in the opening 4 and placed at an imaging position, and an X-ray irradiation device 12 Commercially provided by a power transmission means comprising a high voltage generator 13 for generating a high voltage to be applied between the anode and cathode of the X-ray tube, and a slip ring provided in the scanner fixing portion (not shown) and a brush provided in the scanner rotating portion. An X-ray control device 14 that generates and controls an AC voltage having a frequency higher than the frequency of the commercial power source that is input to the high-voltage generator 13 when power from an AC power source is input, and the X-ray irradiation device 12 X An X-ray rod cooling device 15 that cools the wire rod is fixed to the inner peripheral surface of the rotating member 8.
The X-ray control device 14 and the high voltage generator 13 constitute an X-ray high voltage device, and the X-ray control device 14 includes a filament heating device for heating the filament of the X-ray tube. ing.
The X-ray irradiation apparatus includes an anode driving device that rotates the anode of the X-ray tube.

前記X線検出ユニットは、前記被検体を挟んで前記X線照射装置12に対向する位置に配置され、前記被検体を透過したX線を検出するX線検出器16と、このX線検出器16から出力された電気信号を増幅する増幅器17,18とで構成され、それぞれ前記回転部材8に固着されている。   The X-ray detection unit is disposed at a position facing the X-ray irradiation device 12 with the subject interposed therebetween, and an X-ray detector 16 for detecting X-rays transmitted through the subject, and the X-ray detector The amplifiers 17 and 18 amplify the electric signal output from 16, and are fixed to the rotating member 8.

前記X線制御装置14は、後述する回路構成に対応した電力用半導体素子群14aと、この電力用半導体素子群から発生する熱を放熱するヒートシンク14bと、前記商用交流電源を後述のコンバータ回路で直流に変換された電圧を平滑するコンデンサ14cと、前記電力用半導体素子群14aの導通時間を制御して前記高電圧発生装置13に入力する電圧を制御する制御部14dと、前記各要素を電気的に接続する配線群14eなどで構成される。   The X-ray control device 14 includes a power semiconductor element group 14a corresponding to a circuit configuration described later, a heat sink 14b that dissipates heat generated from the power semiconductor element group, and the commercial AC power source using a converter circuit described later. A capacitor 14c for smoothing the voltage converted into direct current, a control unit 14d for controlling the conduction time of the power semiconductor element group 14a and controlling the voltage input to the high voltage generator 13, and the respective elements electrically The wiring group 14e and the like are connected to each other.

この構成において、前記X線制御装置14の各要素を一体化して前記回転部材8に固着し、該回転部材8に設けた空気流体取り入れ口19により前記回転部材8の回転によって生じる該回転部材8の外周側の空気流体を前記ヒートシンク14bに導いて前記電力用半導体素子群14aを含む前記X線制御装置14の電気部品を冷却する構造としている。   In this configuration, the elements of the X-ray control device 14 are integrated and fixed to the rotating member 8, and the rotating member 8 generated by the rotation of the rotating member 8 by the air fluid intake 19 provided in the rotating member 8. The air fluid on the outer peripheral side is guided to the heat sink 14b to cool the electrical components of the X-ray control device 14 including the power semiconductor element group 14a.

図3に、前記X線制御装置14と高電圧発生装置13とからなるインバータ式X線高電圧装置の回路構成を示す。
このインバータ式X線高電圧装置は、図示省略の前記スキャナ固定部のスリップリングとスキャナ回転部のブラシとの電力伝達手段により、図示のように商用交流電源20からの交流電圧をコンバータ回路21で直流に変換し、この直流電圧をコンデンサ22で平滑してインバータ回路23で前記商用電源よりも高い周波数の交流に変換し、この変換された高周波の交流電圧を高電圧変圧器24で所定の管電圧(X線菅の陽極と陰極間の電圧)が得られる電圧に昇圧して、この昇圧された交流電圧を高電圧整流回路25で直流の高電圧に変換し、この電圧を高電圧平滑コンデンサ26で平滑してX線管27の陽極と陰極間に印加するものである。なお、前記X線管27のフィラメントを所定の温度に加熱し、前記X線管27の管電流を制御するフィラメント加熱回路は図示省略してある。
FIG. 3 shows a circuit configuration of an inverter-type X-ray high voltage device including the X-ray control device 14 and the high voltage generator 13.
This inverter type X-ray high voltage apparatus is configured to convert an AC voltage from a commercial AC power supply 20 by a converter circuit 21 as shown in the figure by means of power transmission means between the slip ring of the scanner fixing unit and the brush of the scanner rotating unit (not shown). The direct current voltage is smoothed by a capacitor 22 and converted into alternating current having a frequency higher than that of the commercial power source by an inverter circuit 23. The high frequency transformer 24 converts the converted high frequency alternating voltage into a predetermined tube. The voltage (voltage between the anode and cathode of the X-ray tube) is boosted to a voltage that can be obtained, and the boosted AC voltage is converted to a DC high voltage by the high voltage rectifier circuit 25, and this voltage is converted to a high voltage smoothing capacitor. 26 is applied between the anode and cathode of the X-ray tube 27 after smoothing. A filament heating circuit for heating the filament of the X-ray tube 27 to a predetermined temperature and controlling the tube current of the X-ray tube 27 is not shown.

前記インバータ式X線高電圧装置のコンバータ回路21及びインバータ回路23において、前記コンバータ回路21の電力用半導体素子には、シリコン整流器を用いてこれらを複数組み合わせて全波整流回路を構成し、前記商用交流電圧を全波整流して直流電圧に変換し、前記インバータ回路23の電力用半導体素子には、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ(IGBT)を用いてこれらを複数組み合わせて全波型ブリッジのインバータ回路を構成して直流を交流に変換する構成の回路を用いた例である。   In the converter circuit 21 and the inverter circuit 23 of the inverter type X-ray high-voltage device, the power semiconductor element of the converter circuit 21 is configured by combining a plurality of these using a silicon rectifier to form a full-wave rectifier circuit. The AC voltage is converted into DC voltage by full-wave rectification, and an inverter circuit of a full-wave bridge is formed by combining a plurality of these using an insulated gate bipolar transistor (IGBT) for the power semiconductor element of the inverter circuit 23. This is an example using a circuit configured to convert direct current to alternating current.

前記制御部14dは、前記操作卓3の入力装置6から入力して設定した撮影条件(管電圧、管電流、撮影時間)と管電圧検出器28及び管電流検出器29で検出した管電圧、管電流とを制御部14dに入力し、前記検出した管電圧、管電流が設定した管電圧、管電流と一致する制御信号を生成するもので、この制御信号を駆動回路30(30a,30b,30c,30d)で所定の値に増幅して、この出力をインバータ回路23のIGBTのゲートに入力して該IGBTをスイッチング制御するものである。   The control unit 14d is an imaging condition (tube voltage, tube current, imaging time) set by inputting from the input device 6 of the console 3, the tube voltage detected by the tube voltage detector 28 and the tube current detector 29, The tube current is input to the control unit 14d to generate a control signal that matches the detected tube voltage, the tube voltage set by the tube current, and the tube current. The control signal is supplied to the drive circuit 30 (30a, 30b, 30c, 30d) is amplified to a predetermined value, and this output is input to the gate of the IGBT of the inverter circuit 23 to control the switching of the IGBT.

このように、インバータ式X線高電圧装置は、前記コンバータ回路21、平滑コンデンサ22、インバータ回路23、制御部14d、駆動回路30でX線制御装置14を構成し(図示省略の前記フィラメント加熱回路も含む)、前記高電圧変圧器24、高電圧整流器25、高電圧平滑コンデンサ26、管電圧検出器28、管電流検出器29で高電圧発生装置10を構成して、上記のように回転部材5に固着する。
なお、前記高電圧発生装置10を構成する高電圧変圧器24、高電圧整流器25、高電圧平滑コンデンサ26、管電圧検出器28、管電流検出器29及び高電圧部と低電圧部とを絶縁する前記フィラメント加熱回路の加熱変圧器などの電気部品は、絶縁耐圧の確保と冷却を目的として絶縁油を満たした容器に収納する。
In this way, the inverter type X-ray high voltage device comprises the X-ray control device 14 with the converter circuit 21, the smoothing capacitor 22, the inverter circuit 23, the control unit 14d, and the drive circuit 30 (the filament heating circuit not shown). The high voltage transformer 24, the high voltage rectifier 25, the high voltage smoothing capacitor 26, the tube voltage detector 28, and the tube current detector 29 constitute the high voltage generator 10, and the rotating member as described above. Fastens to 5.
The high voltage transformer 24, the high voltage rectifier 25, the high voltage smoothing capacitor 26, the tube voltage detector 28, the tube current detector 29, and the high voltage portion and the low voltage portion that constitute the high voltage generator 10 are insulated. The electrical components such as the heating transformer of the filament heating circuit are housed in a container filled with insulating oil for the purpose of ensuring withstand voltage and cooling.

前記コンバータ回路21及びインバータ回路23の電力用半導体素子は、[発明が解決しようとする課題]のところで述べたように、スイッチング動作及び導通動作時に電力損失を発生するので、これによる温度上昇を抑制するために、これらの電力用半導体素子はヒートシンク14bに取り付けられている。   As described in [Problems to be Solved by the Invention], the power semiconductor elements of the converter circuit 21 and the inverter circuit 23 generate power loss during the switching operation and the conduction operation. Therefore, these power semiconductor elements are attached to the heat sink 14b.

図4に、前記X線制御装置14の実装の一例を示す。
コンバータ回路21のシリコン整流器14a1とインバ―タ回路23の絶縁型バイポーラトランジスタ(IGBT)14a2の電力用半導体素子は、放熱フィン14b1を伴う熱容量の大きい金属で構成されたヒートシンク14bに取り付け、この近傍に平滑コンデンサ14c、制御部14dを図示のように配置する。
この実装において、前記ヒートシンク14bの放熱フィン14b1の形状は、図2の空気流体取り入れ口19から回転部材8の回転によって発生した空気流体を前記フィン14b1の中を通りやすくするために該フィン14b1に複数の溝状の空気通路を設けた形状とし、該フィンを前記空気流体で冷却して前記電力用半導体素子の熱を前記フィンに放熱し、前記電力用半導体素子を冷却するものである。
FIG. 4 shows an example of implementation of the X-ray control device 14.
The power semiconductor elements of the silicon rectifier 14a1 of the converter circuit 21 and the insulated bipolar transistor (IGBT) 14a2 of the inverter circuit 23 are attached to a heat sink 14b made of a metal having a large heat capacity with a radiation fin 14b1, and in the vicinity thereof. A smoothing capacitor 14c and a control unit 14d are arranged as shown.
In this mounting, the shape of the heat dissipating fins 14b1 of the heat sink 14b is such that the air fluid generated by the rotation of the rotating member 8 from the air fluid intake port 19 of FIG. A plurality of groove-shaped air passages are provided, the fin is cooled with the air fluid, heat of the power semiconductor element is radiated to the fin, and the power semiconductor element is cooled.

上記の図4のように実装されたX線制御装置14は、ガントリィ1の回転部材8に図5(a)に示すように取り付けられる。
図5(b)は、前記冷却対象部であるX線制御装置14の冷却フィン14b1に流入、流出する空気流体の流れを示す図ある。
図5(b)において、X線制御装置14に該制御装置を回転部材8に取り付けるための取り付け部材14fを設け、この取り付け部材14fの上面14gを回転部材8の内壁に接して固着し、図2に示した回転部材8に設けた空気流体取り入れ口19からの空気流体が前記放熱フィンに設けた溝状の空気流体通路を通るように前記取り付け部材14fを前記回転部材に取り付ける。
The X-ray control device 14 mounted as shown in FIG. 4 is attached to the rotating member 8 of the gantry 1 as shown in FIG. 5 (a).
FIG. 5 (b) is a diagram showing the flow of the air fluid that flows into and out of the cooling fin 14b1 of the X-ray control device 14 that is the cooling target portion.
In FIG.5 (b), the X-ray control device 14 is provided with a mounting member 14f for mounting the control device to the rotating member 8, and the upper surface 14g of the mounting member 14f is fixed in contact with the inner wall of the rotating member 8. The mounting member 14f is attached to the rotating member so that the air fluid from the air fluid intake port 19 provided in the rotating member 8 shown in 2 passes through the groove-shaped air fluid passage provided in the heat radiating fin.

以上の構成からなる第1の実施形態において、操作者が操作卓3の入力装置6に撮影開始信号を入力すると、この信号は操作卓3に内蔵されたX線CT装置のシステム全体を統括制御する制御装置(図示省略)からスリップリングとブラシによる信号伝達手段(図示省略)を介してスキャナ回転部を制御するスキャナ制御装置9に伝送され、該スキャナ制御装置9から上記回転部材8を回転駆動するモータ10を回転させる指令を出力すると共にX線照射装置12のX線管からX線を照射する指令が出力される。これにより、X線照射装置12とX線検出ユニット(X線検出器16と、この検出器の出力を増幅する増幅器17,18)は、被検体の周囲を回転しながら撮影を始める。この時、所定の回転角度毎の撮影データは、スリップリングとブラシによる信号伝達手段(図示省略)を介して前記操作卓3に内蔵された画像処理装置(図示省略)に伝送され、該画像処理装置で各種の画像処理を施して、撮影終了後に前記操作卓3のCRTモニタ7に被検体の断層画像を表示する。   In the first embodiment configured as described above, when an operator inputs an imaging start signal to the input device 6 of the console 3, this signal controls the entire system of the X-ray CT apparatus built in the console 3. Is transmitted from a control device (not shown) to a scanner control device 9 that controls a scanner rotation unit via a signal transmission means (not shown) using a slip ring and a brush, and the rotary member 8 is rotationally driven from the scanner control device 9 A command to rotate the motor 10 is output and a command to irradiate X-rays from the X-ray tube of the X-ray irradiation device 12 is output. Thereby, the X-ray irradiation apparatus 12 and the X-ray detection unit (X-ray detector 16 and amplifiers 17 and 18 that amplify the output of the detector) start imaging while rotating around the subject. At this time, photographing data for each predetermined rotation angle is transmitted to an image processing device (not shown) built in the console 3 via a signal transmission means (not shown) using a slip ring and a brush, and the image processing is performed. Various kinds of image processing are performed by the apparatus, and a tomographic image of the subject is displayed on the CRT monitor 7 of the console 3 after completion of imaging.

このような動作において、前記回転部材8の回転によって発生する空気流体を前記X線制御装置14のヒートシンク14bに取り込む構造としたので、冷却対象部であるX線制御装置14内の空気流体の流れは図6に示すようになり、前記放熱フィン14b1は前記空気流体で冷却され、前記電力用半導体素子の熱は前記フィンに放熱される。   In such an operation, since the air fluid generated by the rotation of the rotating member 8 is taken into the heat sink 14b of the X-ray control device 14, the flow of the air fluid in the X-ray control device 14 that is the cooling target portion 6, the heat dissipating fin 14b1 is cooled by the air fluid, and the heat of the power semiconductor element is dissipated to the fin.

これによって、前記電力用半導体素子を効率よく冷却することができるので、従来のようにヒートシンクを冷却する大型のファンは不要となり、スキャン時間を高速化してもスキャナ回転部に搭載されるX線高電圧装置のコンバータ回路、インバータ回路は温度の影響を受けることなく安定な動作が可能となる。   As a result, the power semiconductor element can be efficiently cooled, so that a conventional large fan for cooling the heat sink is not required, and the X-ray height mounted on the scanner rotating part can be increased even if the scanning time is increased. The converter circuit and inverter circuit of the voltage device can operate stably without being affected by temperature.

次に、上記本発明の第1の実施形態に係るガントリィの回転部材の構造及び電力用半導体素子を冷却するヒートシンクの形状の変形例について図7,図8を用いて説明する。   Next, a modification of the structure of the rotating member of the gantry and the shape of the heat sink for cooling the power semiconductor element according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

図7にスキャナ回転部の回転部材の変形例を示す。
図7(a)は、回転部材8の空気流体取り入れ口19に空気流体取り込みフード31を設けた例で、これによって冷却対象部としてのX線制御装置14を冷却する空気流体を効率良く取り入れることができる。
図7(b)は、回転部材8の空気流体取り入れ口19に空気流体取り込みガイド32を設けた例で、この空気流体取り込みガイド32に空気流体を取り込む角度を調整する手段を設けて(図示省略)、前記角度を最適な値に調節することにより、冷却対象部としてのX線制御装置14を効率良く冷却することができるようになる。さらに、回転部材8の回転開始時に前記空気流体取り込みガイド32を閉じておき、前記回転部材8が設定した回転速度に達した時に前記ガイド32を開くことにより、空気流体を取り込む分だけ加速時の回転部材8にかかる負荷が軽減され、回転部材8は高速に設定回転速度に達することができるようになる。
これによって、一連の撮影時間の短縮が可能となる。
FIG. 7 shows a modification of the rotating member of the scanner rotating unit.
FIG. 7 (a) is an example in which an air fluid intake hood 31 is provided at the air fluid intake port 19 of the rotating member 8. By this, the air fluid for cooling the X-ray control device 14 as the cooling target portion is efficiently taken in. Can do.
FIG. 7 (b) is an example in which an air fluid intake guide 32 is provided at the air fluid intake port 19 of the rotating member 8.The air fluid intake guide 32 is provided with means for adjusting the angle at which the air fluid is taken in (not shown). ) By adjusting the angle to an optimum value, the X-ray control device 14 as the cooling target portion can be efficiently cooled. Further, the air fluid intake guide 32 is closed at the start of rotation of the rotary member 8, and the guide 32 is opened when the rotary member 8 reaches the set rotation speed, so that the air fluid is taken in by the amount of acceleration. The load applied to the rotating member 8 is reduced, and the rotating member 8 can reach the set rotational speed at high speed.
As a result, a series of photographing times can be shortened.

図8にヒートシンクの形状の変形例を示す。
図8(a)は、回転部材に取り付ける取り付け部材35をフィン34よりも突き出る形状のヒートシンク33とし、前記取り付け部材35の突き出た部分が前記図7の空気流体取り込みフード31又は空気流体取り込みガイド32と同じ役目を果たすようにしたものである。
図8(b)は、ヒートシンク36の空気流体取り込み口を広く、フィン37を通過した空気流体の排出口を狭くして、多くの空気流体を取り込みやすく、しかも空気流体の出口で空気流体速度が速くなるようにした形状のヒートシンクである。このように、取り込む空気流体量が多く、フィンを通過した温まった空気流体の排出速度が速くなるので、電力用半導体素子を効率良く冷却できる。
図8(c)は、フィン40を通過した空気流体を回転部材8の外部に排出する形状のヒートシンク39で、温まった空気流体は回転部材の外部に排出されるので、X線制御装置以外の電気部品への影響を少なくすることができる。
図8(d)は、図8(a)と図8(c)とを組み合わせた形状のヒートシンク42で、それぞれの特徴が発揮されて、図8(a)又は図8(c)を単独で用いる場合よりも、冷却効果は大きい。
FIG. 8 shows a modification of the shape of the heat sink.
In FIG. 8 (a), the mounting member 35 attached to the rotating member is a heat sink 33 having a shape protruding from the fin 34, and the protruding portion of the mounting member 35 is the air fluid intake hood 31 or the air fluid intake guide 32 of FIG. It plays the same role as.
FIG. 8 (b) shows that the air fluid intake port of the heat sink 36 is wide, the air fluid discharge port that has passed through the fins 37 is narrowed, and it is easy to take in a lot of air fluid. It is a heat sink shaped to be faster. As described above, since the amount of air fluid to be taken in is large and the discharge speed of the warm air fluid that has passed through the fins is increased, the power semiconductor element can be efficiently cooled.
FIG. 8 (c) shows a heat sink 39 configured to discharge the air fluid that has passed through the fin 40 to the outside of the rotating member 8, and since the warmed air fluid is discharged to the outside of the rotating member, other than the X-ray control device The influence on electrical components can be reduced.
Fig. 8 (d) is a heat sink 42 in the shape of a combination of Fig. 8 (a) and Fig. 8 (c), and each feature is exhibited, and Fig. 8 (a) or Fig. 8 (c) is independently used. The cooling effect is greater than when it is used.

なお、図示は省略するが、上記構成のX線CT装置のスキャナ固定部に冷却ファンを設け、この冷却ファンからの送風が前記冷却対象部に流入する位置に前記スキャナ回転部を停止、保持して、前記冷却ファンで冷却する手段を講じれば、スキャン停止時にも冷却対象部を冷却することができ、さらに冷却効果を上げることができる。   Although not shown, a cooling fan is provided in the scanner fixing part of the X-ray CT apparatus having the above-described configuration, and the scanner rotating part is stopped and held at a position where the air blown from the cooling fan flows into the cooling target part. In addition, if a means for cooling with the cooling fan is provided, the cooling target portion can be cooled even when scanning is stopped, and the cooling effect can be further increased.

図9は、スキャナ回転部の外周面上にX線発生ユニットとX線検出ユニットを搭載した本発明の第2の実施形態に係るX線CT装置のガントリィの構成を示す図である。
図9において、ガントリィ50は、スキャナ固定部(図示省略)とスキャナ回転部とで構成され、前記スキャナ回転部の回転部材51の外周面上にX線発生ユニットとX線検出ユニット及びスキャナ回転部を制御するスキャナ制御装置52を固着し、このスキャナ制御装置52で前記操作卓3からの操作指令に対応したスキャナ制御信号を生成して、この制御信号に基づいて回転駆動モータ53の回転駆動力を動力伝達ベルト54を介して前記回転部材51に伝達し、該回転部材51を所定の回転数で回転させてスキャンする。
FIG. 9 is a diagram showing the configuration of the gantry of the X-ray CT apparatus according to the second embodiment of the present invention in which the X-ray generation unit and the X-ray detection unit are mounted on the outer peripheral surface of the scanner rotating unit.
In FIG. 9, a gantry 50 includes a scanner fixing portion (not shown) and a scanner rotating portion, and an X-ray generating unit, an X-ray detecting unit, and a scanner rotating portion on the outer peripheral surface of the rotating member 51 of the scanner rotating portion. The scanner control device 52 for controlling the operation is fixed, the scanner control device 52 generates a scanner control signal corresponding to the operation command from the console 3, and the rotational driving force of the rotational drive motor 53 is based on the control signal. Is transmitted to the rotating member 51 via the power transmission belt 54, and the rotating member 51 is rotated at a predetermined rotational speed for scanning.

前記X線発生ユニットとX線検出ユニットは、図2の第1の実施形態と同様の構成を有しており、第1の実施形態と異なるのは、X線制御装置57のヒートシンク57bの取り付け面(図5(b)、図8(a),図8(b),図8(c),図8(d)を参照のこと)を前記回転部材51の外周面に接して固着することにより、回転部材51に空気流体取り入れ口を設ける必要がないことである。
また、上記図9の第2の実施形態では、回転部材50の回転によって発生する空気流体の流れる方向とヒートンク57bのフィンに設けた空気通路の空気の流れる方向とが一致する方向に前記ヒートシンクを取り付けたので、従来のように、ヒートシンクを回転部材の回転方向と直角になる該回転部材の外周面上に配置して大型のファンで冷却する必要はなくなり、前記大型ファンは不要となる。
The X-ray generation unit and the X-ray detection unit have the same configuration as that of the first embodiment of FIG. 2, and the difference from the first embodiment is that the heat sink 57b of the X-ray control device 57 is attached. 5 (b), FIG. 8 (a), FIG. 8 (b), FIG. 8 (c), and FIG. 8 (d) are fixed in contact with the outer peripheral surface of the rotating member 51. Therefore, it is not necessary to provide an air fluid intake port in the rotating member 51.
Further, in the second embodiment of FIG. 9 described above, the heat sink is arranged in a direction in which the flow direction of the air fluid generated by the rotation of the rotation member 50 coincides with the flow direction of the air in the air passage provided in the fin of the heat sink 57b. Since it is attached, it is not necessary to dispose the heat sink on the outer peripheral surface of the rotating member that is perpendicular to the rotating direction of the rotating member and to cool it with a large fan as in the prior art, and the large fan becomes unnecessary.

また、図示は省略するが第1の実施形態の変形例に示した空気流体取り込みフード、空気流体取り込みガイドと同じ機能を有するものを前記ヒートシンクの57bの上面に取り付ける構成にすることもできる。   In addition, although not shown in the drawings, a structure having the same function as the air fluid intake hood and the air fluid intake guide shown in the modification of the first embodiment may be attached to the upper surface of the heat sink 57b.

このように、冷却対象部(本実施形態の場合はX線制御装置)を回転部材の外周面上に固着するようにしても、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。   As described above, even if the cooling target portion (X-ray control apparatus in the case of the present embodiment) is fixed on the outer peripheral surface of the rotating member, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.

なお、図9において、56は高電圧発生装置、57はX線照射装置、58はX線管の冷却装置、59はX線検出器、60,61はX線検出器の出力増幅器である。   In FIG. 9, 56 is a high voltage generator, 57 is an X-ray irradiation device, 58 is an X-ray tube cooling device, 59 is an X-ray detector, and 60 and 61 are output amplifiers of the X-ray detector.

このような構成の上記図9に示したガントリィのX線CT装置においても、前記スキャナ固定部に冷却ファンを設け、この冷却ファンからの送風が前記冷却対象部に流入する位置に前記スキャナ回転部を停止、保持して、前記冷却ファンで冷却する手段を講じれば、スキャン停止時にも冷却対象部を冷却することができ、さらに冷却効果を上げることができる。   In the gantry X-ray CT apparatus shown in FIG. 9 configured as described above, a cooling fan is provided in the scanner fixing portion, and the scanner rotating portion is located at a position where air from the cooling fan flows into the cooling target portion. If a means for stopping and holding is used and cooling with the cooling fan is taken, the cooling target portion can be cooled even when scanning is stopped, and the cooling effect can be further increased.

以上の実施例は、冷却対象部がX線制御装置の場合について述べたが、本発明はこれに限定するものではなく、回転部材に搭載される温度の影響を受け易い電気部品で構成された装置、例えばX線検出器やこの出力を増幅する増幅器、スキャナ制御装置等にも適用しても上記と同様の効果を得ることができる。   In the above embodiment, the case where the object to be cooled is an X-ray control device has been described. However, the present invention is not limited to this, and the cooling target portion is configured by an electrical component that is easily affected by the temperature mounted on the rotating member. The same effects as described above can be obtained even when applied to an apparatus such as an X-ray detector, an amplifier for amplifying this output, a scanner control apparatus, or the like.

なお、上記実施例では、コンバータ回路の電力用半導体素子にシリコン整流素子を、インバータ回路の電力用半導体素子にIGBTを用いた例について説明したが、本発明はこれらの電力用半導体素子に限定するものではなく、サイリスタやバイポーラトランジスタ等の他の電力用半導体素子を用いた素子の冷却にも適用して有効である。   In the above embodiment, the silicon rectifier element is used for the power semiconductor element of the converter circuit, and the IGBT is used for the power semiconductor element of the inverter circuit. However, the present invention is limited to these power semiconductor elements. However, the present invention is effective when applied to cooling of elements using other power semiconductor elements such as thyristors and bipolar transistors.

さらに、上記コンバータ回路とインバータ回路のうち、コンバータ回路をスキャナ回転部に搭載しないX線CT装置の場合は、当然、インバータ回路以降を上記手段で冷却すれば良い。   Furthermore, of the converter circuit and the inverter circuit, in the case of an X-ray CT apparatus in which the converter circuit is not mounted on the scanner rotating unit, it is natural that the inverter circuit and the subsequent parts should be cooled by the above means.

上記実施例において、冷却媒体としての空気流体を冷却対象部に取り込むための手段は、実施例にあげた空気流体取込フード、空気流体取込ガイドに限定するものではなく、前記空気流体を効果的に取り込む手段であればどのような手段でも良い。また、電力用半導体素子の熱を放熱するフィンからなるヒートシンクについても上記実施例に限定するものではなく、前記空気流体を効果的に流す通路の形状であれば、どのような形状のヒートシンクでも良い。   In the above embodiment, the means for taking the air fluid as the cooling medium into the portion to be cooled is not limited to the air fluid intake hood and the air fluid intake guide described in the embodiment, and the air fluid is effective. Any means may be used as long as it is a means for capturing automatically. Further, the heat sink composed of fins for radiating the heat of the power semiconductor element is not limited to the above embodiment, and any shape heat sink may be used as long as the shape of the passage through which the air fluid flows effectively. .

本発明の実施形態に係るX線CT装置の外観図。1 is an external view of an X-ray CT apparatus according to an embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施形態に係るX線CT装置のガントリィの構成を示す図。1 is a diagram showing a configuration of a gantry of an X-ray CT apparatus according to a first embodiment of the present invention. スキャナ回転部に搭載するインバータ式X線高電圧装置の回路構成を示す図。The figure which shows the circuit structure of the inverter type | mold X-ray high voltage apparatus mounted in a scanner rotation part. スキャナ回転部に搭載するX線制御装置の実装図。Mounting diagram of the X-ray control device mounted on the scanner rotation unit. (A)は図4の実装されたX線制御装置を回転部材に取り付けた図、(B)はX線制御装置の冷却フィンに流入、流出する空気の流れを示す図。FIG. 5A is a diagram in which the mounted X-ray control device of FIG. 4 is attached to a rotating member, and FIG. 5B is a diagram showing the flow of air flowing into and out of cooling fins of the X-ray control device. スキャナ回転部におけるX線制御装置内の空気の流れを示す図。The figure which shows the flow of the air in the X-ray control apparatus in a scanner rotation part. (A)は回転部材の空気取り入れ口に空気取り込みフードを設けた図、(B)は回転部材の空気取り入れ口に空気取り込みガイドを設けた図。(A) is a diagram in which an air intake hood is provided at the air intake port of the rotating member, and (B) is a diagram in which an air intake guide is provided at the air intake port of the rotating member. (A)は回転部材に取り付ける取り付け部材をフィンよりも突き出る形状のヒートシンクを示す図、(B)は空気取り込み口を広く、フィンを通過した空気の排出口を狭くした形状のヒートシンクを示す図、(C)はフィンを通過した空気を回転部材の外部に排出する形状のヒートシンクを示す図、(D)は図8(A)と図8(C)とを組み合わせた形状のヒートシンクを示す図。(A) is a diagram showing a heat sink shaped to protrude the mounting member attached to the rotating member more than the fin, (B) is a diagram showing a heat sink shaped so that the air intake port is wide and the air outlet that has passed through the fin is narrow, FIG. 9C is a view showing a heat sink having a shape for discharging the air that has passed through the fins to the outside of the rotating member, and FIG. 9D is a view showing a heat sink having a shape in which FIGS. 8A and 8C are combined. 本発明の第2の実施形態に係るX線CT装置のガントリィの構成を示す図。The figure which shows the structure of the gantry of the X-ray CT apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 スキャナガントリィ、2 テーブル、3 操作卓、4 開口部、5 天板、6 入力装置、 7 CRTモニタ、8 回転部材、9 スキャナ制御装置、10 回転駆動 モータ、12 X線照射装置、13 高電圧発生装置、14 X線制御装置、14a 電力用半導体素子群、14a1 シリコン整流器、14a2 絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ、14b ヒートシンク、14b1 フィン、14d 制御部、14f 回転部材への取り付け部材、16 X線検出器、17,18 増幅器、19 空気取り入れ口、21 コンバータ回路、23 インバータ回路、24 高電圧変圧器、27 X線管、30 駆動回路、31 空気取り込みフード、32 空気取り込みガイド、33 ヒートシンク、34 フィン、35 取り付け部材、36 ヒートシンク、37 フィン、38 取り付け部材、39 ヒートシンク、40 フィン、41 取り付け部材、42 ヒートシンク、43 フィン、44 取り付け部材、50 スキャナガ ントリィ、51 回転部材、52 スキャナ制御装置、53 回転駆動モータ、55 X線照射 装置、56 高電圧発生装置、57 X線制御装置、57a 電力用半導体素子群、57b ヒートシンク、57d 制御部   1 scanner gantry, 2 table, 3 console, 4 openings, 5 top plate, 6 input device, 7 CRT monitor, 8 rotating member, 9 scanner control device, 10 rotation drive motor, 12 X-ray irradiation device, 13 high Voltage generator, 14 X-ray control device, 14a Power semiconductor element group, 14a1 Silicon rectifier, 14a2 Insulated gate bipolar transistor, 14b Heat sink, 14b1 fin, 14d control unit, 14f Rotating member mounting member, 16 X-ray detection 17, 18 Amplifier, 19 Air intake, 21 Converter circuit, 23 Inverter circuit, 24 High voltage transformer, 27 X-ray tube, 30 Drive circuit, 31 Air intake hood, 32 Air intake guide, 33 Heat sink, 34 Fin , 35 Mounting member, 36 Heat sink, 37 Fin, 38 Mounting member, 39 Heat sink, 40 Fin, 41 Mounting member, 42 Heat sink, 43 Fin , 44 Mounting member, 50 Scanner gantry, 51 Rotating member, 52 Scanner control device, 53 Rotation drive motor, 55 X-ray irradiation device, 56 High voltage generator, 57 X-ray control device, 57a Power semiconductor element group, 57b Heat sink , 57d control unit

Claims (10)

スキャナガントリィ固定部に対し回転可能な如く設けられた回転部材にX線発生のための1以上のユニットが取り付けられるスキャナガントリィ回転部を具備するX線CT装置において、少なくとも1つの前記ユニットの冷却対象部の冷却媒体に前記回転部材の回転によって生じる該回転部材の外周側の空気流体を用い、この空気流体の流れる方向に前記冷却対象部を前記回転部材に配置することを特徴とするX線CT装置。   An X-ray CT apparatus comprising a scanner gantry rotating unit in which one or more units for generating X-rays are attached to a rotating member provided so as to be rotatable with respect to a scanner gantry fixing unit. An air fluid on the outer peripheral side of the rotating member generated by the rotation of the rotating member is used as a cooling medium of the object to be cooled, and the cooling object portion is arranged on the rotating member in a direction in which the air fluid flows. Line CT device. 請求項1において、さらに前記スキャナガントリィ固定部に冷却ファンを設け、この冷却ファンからの送風で前記冷却対象部が冷却される位置に前記スキャナ回転部を停止させる手段を設けたことを特徴とするX線CT装置。   2. The apparatus according to claim 1, further comprising a cooling fan provided in the scanner gantry fixing portion, and means for stopping the scanner rotating portion at a position where the cooling target portion is cooled by air blown from the cooling fan. X-ray CT system. 請求項1または2において、前記空気流体を前記冷却対象部に取り込む空気流体取込手段を前記回転部材と前記冷却対象部のいずれか一方又は双方に具備して成るX線CT装置。   3. The X-ray CT apparatus according to claim 1, wherein an air fluid intake unit that takes in the air fluid into the cooling target portion is provided in one or both of the rotating member and the cooling target portion. 請求項3において、前記ユニットを前記回転部材の内周側に取り付けた構成のスキャナ回転部の前記空気流体取込手段は、前記回転部材に設けた前記空気流体を取り込む取込口と、この取込口から取り込んだ前記空気流体を前記冷却対象部に導く空気流体導入手段とから成ることを特徴とするX線CT装置。   4. The air fluid taking-in means of the scanner rotating portion having a configuration in which the unit is attached to the inner peripheral side of the rotating member according to claim 3, and an intake port for taking in the air fluid provided in the rotating member; An X-ray CT apparatus comprising air fluid introduction means for guiding the air fluid taken in from the inlet to the cooling target portion. 請求項3において、前記ユニットを前記回転部材の外周側に取り付けた構成のスキャナ回転部の前記空気流体取込手段は、前記空気流体を前記冷却対象部に導く空気流体導入手段であって、この空気流体導入手段を前記冷却対象部に設けたことを特徴とするX線CT装置。   4. The air fluid intake means of the scanner rotating part configured to attach the unit to the outer peripheral side of the rotating member according to claim 3, wherein the air fluid introducing means guides the air fluid to the cooling target part. An X-ray CT apparatus characterized in that an air fluid introduction means is provided in the cooling target part. 請求項4において、前記空気流体導入手段は、前記回転部材の取込口に設けた取込フード部材であることを特徴とするX線CT装置。   5. The X-ray CT apparatus according to claim 4, wherein the air fluid introduction means is an intake hood member provided at an intake port of the rotating member. 請求項4において、前記空気流体導入手段は、前記回転部材の取込口に設けた取込ガイド部材であることを特徴とするX線CT装置。   5. The X-ray CT apparatus according to claim 4, wherein the air fluid introducing means is an intake guide member provided at an intake port of the rotating member. 請求項5において、前記空気流体導入手段は、前記冷却対象部の前記空気流体取込口に設けた取込フード部材であることを特徴とするX線CT装置。   6. The X-ray CT apparatus according to claim 5, wherein the air fluid introducing means is an intake hood member provided at the air fluid intake port of the cooling target portion. 請求項5において、前記空気流体導入手段は、前記冷却対象部の前記空気流体取込口に設けた取込ガイド部材であることを特徴とするX線CT装置。   6. The X-ray CT apparatus according to claim 5, wherein the air fluid introducing means is an intake guide member provided at the air fluid intake port of the cooling target portion. 請求項1または2において、前記冷却対象部は、前記回転部材に搭載したX線高電圧装置のコンバータ回路、インバータ回路及びこれらを制御する制御部を含むX線制御装置のうちの少なくとも前記インバータ回路及びこれを制御する制御部であることを特徴とするX線CT装置。   3. The cooling circuit according to claim 1, wherein the cooling target unit is at least the inverter circuit of an X-ray control device including a converter circuit, an inverter circuit, and a control unit that controls the converter circuit of the X-ray high voltage device mounted on the rotating member. And an X-ray CT apparatus characterized by being a control unit for controlling the same.
JP2005017810A 2005-01-26 2005-01-26 X-ray ct apparatus Pending JP2006204399A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005017810A JP2006204399A (en) 2005-01-26 2005-01-26 X-ray ct apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005017810A JP2006204399A (en) 2005-01-26 2005-01-26 X-ray ct apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2006204399A true JP2006204399A (en) 2006-08-10

Family

ID=36961859

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005017810A Pending JP2006204399A (en) 2005-01-26 2005-01-26 X-ray ct apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2006204399A (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011505187A (en) * 2007-11-30 2011-02-24 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ Gantry cooling
WO2014203589A1 (en) * 2013-06-18 2014-12-24 浜松ホトニクス株式会社 Radiation detection module and radiation detection unit
CN105662444A (en) * 2016-01-06 2016-06-15 韩丹 Heat dissipating system and heat dissipating method for multifunctional CT machine
CN117297643A (en) * 2023-11-29 2023-12-29 湖南涛尚医疗器械有限公司 Small bedside CT scanner
JP7433407B2 (en) 2021-12-31 2024-02-19 同方威視技術股▲分▼有限公司 Heat dissipation structure and inspection device

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011505187A (en) * 2007-11-30 2011-02-24 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ Gantry cooling
WO2014203589A1 (en) * 2013-06-18 2014-12-24 浜松ホトニクス株式会社 Radiation detection module and radiation detection unit
JP2015000290A (en) * 2013-06-18 2015-01-05 浜松ホトニクス株式会社 Radiant ray detection module and radiant ray detection unit
CN105377139A (en) * 2013-06-18 2016-03-02 浜松光子学株式会社 Radiation detection module and radiation detection unit
CN105662444A (en) * 2016-01-06 2016-06-15 韩丹 Heat dissipating system and heat dissipating method for multifunctional CT machine
JP7433407B2 (en) 2021-12-31 2024-02-19 同方威視技術股▲分▼有限公司 Heat dissipation structure and inspection device
CN117297643A (en) * 2023-11-29 2023-12-29 湖南涛尚医疗器械有限公司 Small bedside CT scanner
CN117297643B (en) * 2023-11-29 2024-02-13 湖南涛尚医疗器械有限公司 Small bedside CT scanner

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7065173B2 (en) Method and apparatus for thermal management of CT electronics
US9980689B2 (en) Detector system for imaging device
JP3931172B2 (en) Gantry cooling system and method for computed tomography
JP4746335B2 (en) Electronic recovery system
JP2000340146A (en) X-ray generating device
US6412979B1 (en) Computed tomography system with arrangement for cooling the x-ray radiator mounted on a rotating gantry
JP2006204399A (en) X-ray ct apparatus
US20060210013A1 (en) X-ray computer tomographic imaging apparatus and control method thereof
WO2014042057A1 (en) Medical device and high-voltage x-ray device
US6714626B1 (en) Jet cooled x-ray tube window
CN101219056B (en) Oil cooling heat sinking method and device for computer dislocation scanning imagery equipment
US7016472B2 (en) X-ray tube window cooling apparatus
JP4141833B2 (en) Integration of cooling jacket and flow baffle into X-ray tube metal frame insert
JP2003144425A (en) X-ray ct device
US7796736B2 (en) X-ray CT apparatus and a method of controlling the same
US20100142680A1 (en) System and method to maintain target material in ductile state
JP2002065659A (en) X-ray ct device
US6603834B1 (en) X-ray tube anode cold plate
JP2001258873A (en) X-ray computed tomograph
JP4416217B2 (en) High voltage generator for X-ray high voltage apparatus and X-ray CT apparatus using the same
JP4431310B2 (en) Cold plate window with metal frame X-ray insert
JP7171319B2 (en) X-ray CT device
JP2011143063A (en) X-ray computed tomography device
JP2003260048A (en) X-ray ct scanner
JP2010279474A (en) X-ray diagnostic apparatus