JP2007050245A - 互いに対して相対的な運動を行なう装置の各部分の間で信号を通信する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＣＴイメージング・システムのような回転式システムにおいてスリップリングの保守経費及び修理経費を軽減する。
【解決手段】送信器（１０６）と、受信器（１０８）と、互いに対して可動の関係にある第一の部分（１０３）及び第二の部分（１０５）を有する磁気結合型回転変圧器（１０２）とを含むデータ伝送システムを提供する。送信器は回転変圧器の第一の部分に電気的に且つ機械的に結合され、受信器は回転変圧器の第二の部分に電気的に且つ機械的に結合される。送信器及び受信器は、回転変圧器の第一及び第二の部分が相対的な回転運動を行なっている間に回転変圧器を横断してデータを無線通信するように構成されている。
【選択図】図３

Description

本発明は一般的には、データ通信に関し、さらに具体的には、例えば計算機式断層写真法（ＣＴ）イメージング・システムの回転式ガントリのような移動する境界面を横断するデータ通信に関する。

幾つかの公知の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ＸＹ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、患者のような撮像対象を透過する。ビームは対象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放射線ビームの強度は、対象による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強度の測定値である別個の電気信号を発生する。全ての検出器からの強度測定値を別個に取得して透過プロファイルを生成する。

第三世代ＣＴシステムでは、Ｘ線源及び検出器アレイは、Ｘ線ビームが撮像対象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撮像対象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。対象の「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を含んでいる。

アキシャル・スキャン（軸方向走査）では、投影データを処理して、対象を通して得られる二次元スライスに対応する画像を構築する。一組の投影データから画像を再構成する一方法に、当業界でフィルタ補正逆投影法と呼ばれるものがある。この方法は、走査からの減弱測定値を「ＣＴ数」又は「ハンスフィールド単位」（ＨＵ）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。

全走査時間を短縮するために、「ヘリカル」・スキャン（螺旋走査）を行なうこともできる。「ヘリカル」・スキャンを行なうためには、患者を移動させながら所定の数のスライスのデータを取得する。かかるシステムは、１回のファン・ビーム・ヘリカル・スキャンから単一の螺旋を生成する。ファン・ビームによって悉く写像された螺旋から投影データが得られ、投影データから各々の所定のスライスにおける画像を再構成することができる。

ヘリカル・スキャンのための再構成アルゴリズムは典型的には、収集したデータにビュー角度及び検出器チャネル番号の関数として加重する螺旋加重アルゴリズムを用いる。明確に述べると、フィルタ補正逆投影法の前に、ガントリ角度及び検出器角度の両方の関数である螺旋加重ファクタに従ってデータに加重する。次いで、加重したデータを処理してＣＴ数を生成すると共に、対象を通して得られる二次元スライスに対応する画像を構築する。

全取得時間をさらに短縮するために、マルチ・スライスＣＴが導入されている。マルチ・スライスＣＴでは、あらゆる時間的瞬間に、多数の横列を成す投影データを同時に取得する。ヘリカル・スキャン・モードと併用すると、システムは単一の螺旋分のコーン・ビーム投影データを生成する。シングル・スライス螺旋加重方式の場合と同様に、フィルタ補正逆投影アルゴリズムの前に、投影データに加重を乗算する方法を導き出すことができる。
米国特許第６３０１３２４号

少なくとも一つの公知のＣＴイメージング・システムでは、静止側電子回路と回転側電子回路との間の低速通信は、静止側から回転側への電気的接続を可能にする一組の伝導ブラシを用いている。この構成は、ブラシ及び伝導環を用いて電力を伝達することもできるため、単純であり具現化が容易である。

しかしながら、ブラシはやがて摩耗して、環を横断する適正な伝導性を確保するためには整備士による交換が必要となる。また、ブラシ方式のシステムは、通信及び電力の障害を防ぐためにシステムから伝導ブラシの塵を除去する定期的な予防保守が必要である。

従って、一観点では、本発明は、回転式ガントリを用いて対象の画像を取得するように構成されており、静止側電子系統及び回転式ガントリと共に回転する回転側電子系統を有するイメージング・システムを提供する。このイメージング・システムはさらに、静止部分及び回転部分の両方を有する磁心を備えた磁気結合型回転変圧器を含んでいる。回転側電子系統は、回転変圧器の回転部分に電気的に且つ機械的に結合され、静止側電子系統は、回転変圧器の静止部分に電気的に且つ機械的に結合される。回転側電子系統及び静止側電子系統は、回転変圧器を横断してデータを無線通信するように構成されている。

もう一つの観点では、本発明は、送信器と、受信器と、第一の部分及び第二の部分を互いに対して可動の関係で有する磁気結合型回転変圧器とを含むデータ伝送システムを提供する。送信器は、回転変圧器の第一の部分に電気的に且つ機械的に結合され、受信器は、回転変圧器の第二の部分に電気的に且つ機械的に結合される。送信器及び受信器は、回転変圧器の第一及び第二の部分が相対的な回転運動を行なっている間に回転変圧器を横断してデータを無線通信するように構成されている。

さらにもう一つの観点では、本発明はデータを伝達する方法を提供する。この方法は、磁気結合型回転変圧器の第一の部分に第一の電子系統を電気的に且つ機械的に結合するステップと、回転変圧器の第二の部分に第二の電子系統を電気的に且つ機械的に結合するステップとを含んでいる。この方法はさらに、回転変圧器の第一及び第二の部分が相対的な運動を行なっている間に回転変圧器を横断して第一の電子系統と第二の電子系統との間でデータを無線通信するステップを含んでいる。

このように、本発明の様々な構成を用いるとＣＴイメージング・システムのような回転式システムにおいてスリップリングの保守経費及び修理経費を軽減し得ることが認められよう。本発明の構成は、核磁気共鳴（ＮＭＲ）イメージング・システム及び超音波イメージング・システムのような様々な形式のイメージング・システムで有用である。本発明の構成はまた、回転する境界面を横断してデータ又はデータ及び電力を伝送しなければならないような他の多くの形式の電子設備（必ずしもイメージング・システムでなくてよい）にも有用である。

本書で用いる場合には、単数形で記載されており単数不定冠詞を冠した要素またはステップという用語は、排除を明記していない限りかかる要素又はステップを複数備えることを排除しないものと理解されたい。さらに、本発明の「一実施形態」に対する参照は、所載の特徴を同様に組み入れている追加の実施形態の存在を排除しないものと解釈されたい。

また、本書で用いられる「画像を再構成する」という表現は、画像を表わすデータが生成されるが可視画像は形成されないような本発明の実施形態を排除するものではない。但し、多くの実施形態は少なくとも１枚の可視画像を形成する（か又は形成するように構成されている）。

図１及び図２には、マルチ・スライス走査イメージング・システム、例えば計算機式断層写真法（ＣＴ）イメージング・システム１０が、「第三世代」ＣＴイメージング・システム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は放射線源１４、例えばＸ線管（本書ではＸ線源１４とも呼ばれる）を有しており、放射線源１４は、Ｘ線１６のような放射線のビームをガントリ１２の反対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、複数の検出器素子２０を含む複数の検出器横列（図示されていない）によって形成されており、検出器素子２０は一括で、アレイ１８と線源１４との間の患者２２のような対象を透過した投射Ｘ線を感知する。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対象又は患者２２を透過する際のビームの減弱を推定するのに用いることのできる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。図２は、検出器素子２０の単一の横列（すなわち検出器横列１列）のみを示している。しかしながら、マルチ・スライス検出器アレイ１８は、１回の走査中に複数の準並行スライス又は平行スライスに対応する投影データが同時に取得され得るように検出器素子２０の複数の平行な検出器横列を含んでいる。

ガントリ１２上の構成要素の回転及び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の構成要素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は記憶装置３８に画像を記憶させる。画像再構成器３４は、特殊化したハードウェアであってもよいし、コンピュータ３６で実行されるコンピュータ・プログラムであってもよい。

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、液晶表示器、プラズマ表示器又は他の適当な表示器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２８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、電動式テーブル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。

ガントリ１２は回転するため、移動するガントリ１２に設けられた構成要素とイメージング・システム１０の静止部分との間で電子信号及び／又は電力を結合させなければならない。例えば、回転式ガントリ１２に設けられている検出器アレイ１８によって生成されるデータをＤＡＳ３２に電子的に伝達しなければならず、ＤＡＳ３２はガントリ１２の回転中にもイメージング・システム１０の静止している部分に位置している。同時に、ガントリ１２が回転している間に放射線源１４が放射線１６を発生し得るようにイメージング・システム１０の静止部分に位置する電源（図１及び図２には示されていない）から放射線源１４へ電力を伝達しなければならない。

本発明の幾つかの構成では、図３を参照すると、ＣＴイメージング・システム１０のようなイメージング・システムにおいてスリップリングの保守経費及び修理経費を軽減するために、無接点通信システム１００が設けられる。さらに具体的には、データは、送信器１０６、受信器１０８を用いて間隙１０４を有する回転変圧器１０２を横断して伝達される。幾つかの構成では、間隙１０４は変圧器１０２の磁心１２６の各部材１２７、１２８の間の空気間隙である（図４がより分かり易い）。通信は静止側電子回路系統１１０と回転側電子回路系統１１２との間で行なわれる。通信は、図３に示す意味で一方の方向で行なわれてもよいし、反対の方向で行なわれてもよい（送信器１０６及び受信器１０８の位置を反転させることにより）。また、変圧器１０２の両側で送受信器を用いることにより双方向通信も可能である。例えば、幾つかの構成では、送信器１０６を送受信器の一部とし、受信器１０８を他の別個の送受信器の一部とする。このように、一般性を失わないようにしてここでは単方向データ伝送システムを説明すれば十分であろう。また、運動は相対的なものであり、幾つかの構成では好ましい静止した参照枠が存在しない場合もあるため、「静止側」及び「回転側」等の名称は幾分任意であることが理解されよう。かかる構成では、いずれの側が他方の側に対して移動していると看做されてもよく、好都合ないずれの順序でもよいが電子回路系統１１０及び１１２を「第一」及び「第二」の電子系統と呼ぶと好都合であろう。回転変圧器１０２がＣＴイメージング・システム１０のガントリに装着されている構成では、イメージング・システム１０を支持している床を静止した参照枠として採用するとさらに好都合であろう。

本発明の幾つかの構成では、図３を参照すると、送信器１０６は、回転変圧器１０２を横断する伝達を容易にするようにデータ・ストリームを搬送波周波数に乗せて変調する変調器１１４（無線周波数変調器等）を含んでいる。幾つかの構成では、例えば、データ・ストリームは２．５Ｍボーのデータ・ストリームであり、１０ＭＨｚの正弦波に乗せて振幅変調される。変調された信号は、変圧器１０２の空気間隙１０４（図４が最も分かり易い）を横断して、データ・ストリームを復元する復調器１１９を含む受信器１０８に結合される。幾つかの構成では、復調器１１９は、原データを復調するように構成されている全波整流器である。データは、変圧器１０２が回転している間に変圧器１０２を横断して通信される。

様々な構成では、振幅変調に代えて又はこれに加えて１又は複数の他形態の変調を用いる。全網羅ではないがかかる他形態の変調の列挙としては、周波数変調、位相偏移キーイング、周波数偏移キーイング、パルス幅変調、及びこれらの様々な組み合わせがある。また、幾つかの構成では、搬送波周波数を送信器１０６においてデータと位相合わせして、受信器１０８での波形ジッターを最小限に抑える。

図３、図４及び図５を参照すると、回転変圧器１０２は、データ・ストリームで変調された搬送波周波数を空気間隙１０４を横断して結合して、巻線１１８、１２０（一次巻線及び二次巻線を表わす）が互いに対して移動することを可能にしながら磁気結合型回転変圧器１０２を横断してデータを無線通信する。例えば、環１２２は、第一の巻線１１８及び磁心部分１２７を伴って図５に示す方向Ｒに回転し、環１２４従って第二の巻線１２０は静止したままとなる。

幾つかの構成では、回転変圧器１０２は、空気間隙１０４によって離隔されたプラスチック製又はその他の一対の非伝導性環１２２、１２４を含んでいる。環１２２、１２４は幾つかの構成では、図１に示す患者のような患者２２を包囲するのに十分に大きいが、全ての構成で必須である訳ではない。プラスチック環１２２及び１２４にはフェライト磁心のような磁心１２６が埋め込まれている。磁心１２６の一方の部材又は部分１２７がプラスチック環１２２に埋め込まれ、磁心１２６の対向する部材又は部分１２８がプラスチック環１２４に埋め込まれている。磁心１２６の各々の部材１２７、１２８は円形であって、少なくとも１本の導電性巻線（例えば銅巻線）１１８又は１２０の埋込みを可能にするような断面を有している。例えば、磁心部材１２７、１２８は、図示のようなＣ字形断面か、又はＥ字形断面を有する。巻線１１８又は１２０はＣ字形（又はＥ字形）断面の凹部の内部に巻回される。図５に示すように、巻線１１８の端部１３４、１３６が磁心部材１２７及び環１２２から出ている。環１２４も同様に、磁心部材１２８及び巻線１２０で構成される。幾つかの構成では、磁心の各部材及び／又はプラスチック環に孔及び／又は通路（図５には示していない）を設けて巻線の端部の配置を容易にしてもよい。

上述のように、「回転側」及び「静止側」等の名称は、幾つかの構成では（また変圧器１０２自体で幾つかの構成を考える場合には）、運動の相対的な性質を明示的に認める名称を用いる方が好都合であるため、幾分任意のものと考えてよい。しかしながら、幾つかの構成では、磁心部材１２７及び巻線１１８は磁気結合型回転変圧器１０２の回転部分を含んでおり、磁心部材１２８及び巻線１２０は磁気結合型回転変圧器１０２の静止部分を含んでいると言うと有用である。また、変圧器１０２を、互いの間で可動の関係にある第一の磁心部分１２７及び第二の磁心部分１２８を有するものと称しても好都合である。これらの場合には、第一の磁心部分１２７及び第二の磁心部分１２８は、利用時に相対的な運動を行なうと言える。

本発明の幾つかの構成では、静止側電子回路系統１１０は、変圧器１０２の静止部分１０３に機械的に且つ電気的に結合される。例えば、静止側電子回路系統１１０は、イメージング・システム１０の電子回路の静止部分を含み、変圧器１０２の静止部分１０３及びイメージング・システム１０の電子回路の静止部分は両方ともイメージング・システム１０の台に機械的に結合される。回転側電子回路系統１１２は、変圧器１０２の回転部分１０５に機械的に且つ電気的に結合される。例えば、回転側電子回路系統１１２はイメージング・システム１０のガントリ１２に機械的に結合され、ガントリ１２はまた、変圧器１０２の回転部分１０５に機械的に結合される。幾つかの構成では、静止部分１０３及び回転部分１０５が相対的な運動を行なっている間に、回転側電子回路系統１１２から変圧器１０２を横断して静止側電子回路系統１１０へデータを伝達するか又は伝達し得る。（本発明は、部分１０３及び１０５が相対的な運動を行なっていない間にデータを伝達するか又は伝達し得るような構成を排除する訳ではない。）図３に示すもののような幾つかの構成では、回転側電子回路系統１１２は送信器１０６に電気的に且つ機械的に結合され、送信器１０６自体が変圧器１０２の回転部分１０５に電気的に且つ機械的に結合される。同様に、静止側電子回路系統１１０は受信器１０８に電気的に且つ機械的に結合され、受信器１０８自体が変圧器１０２の静止部分１０３に電気的に且つ機械的に結合される。しかしながら、本発明は、単一の方向への伝送にも、或いは排他的に図３に示す方向への伝送にも限定されている訳ではない。さらに、この例で運動の名称に用いられている以外の異なる参照枠を用いることもでき、この場合には、様々な構成要素に異なる運動の名称を適用してよい。

幾つかの構成では、図６を参照すると、データ伝送に用いられる回転変圧器１０２は、その磁心１２６を、例えば電力インバータ１４２及び電力整流器１４４を含む電力伝送システムと共有している。例えば、２本の巻線１１８、１３８、及び１２０、１４０がそれぞれ各々の磁心部分１２７及び１２８に存在している。巻線１１８及び１２０は、図３によって表わされる様々な構成と同様にデータを伝達するように構成されている一方、巻線１３８及び１４０は、電源又はインバータ１４２から空気間隙１０４を横断して電力整流器１４４へ電力を伝達するように構成されている。多くの構成では、電力は、データを乗せて変調した搬送波周波数とは著しく異なる周波数で伝送される。例えば、幾つかの構成では、電力は比較的低いＡＣ周波数（全網羅ではなく単なる例として、１００ｋＨｚ、又は２００ｋＨｚ未満の周波数）で伝送される。データは、比較的高い搬送波周波数（全網羅ではなく単なる例として、１０ＭＨｚ、又は５ＭＨｚよりも高い周波数、又は１ＭＨｚよりも高い周波数）で伝送される。このように、データ巻線１１８及び１２０に加わる電力成分は、図３に示す少なくとも高域通過型若しくは帯域通過型フィルタ１４８、又は高域通過型若しくは帯域通過型フィルタ１４６及び１４８を用いて除去され又は低減され得る。他の構成では、搬送波周波数を電力周波数よりも低くするか又は等しくすることも可能である。このように、電力及びＲＦ搬送波に用いられる周波数、並びにフィルタ１４６及び用いる場合にはフィルタ１４８の設計は、設計的事項として回路設計者に委ねることができる。

例えば、幾つかの構成では、ＡＣ電力周波数とデータ搬送波周波数とは少なくとも二桁の大きさ（１００×）で異なり、又は他の構成では、少なくとも一桁の大きさ（１０×）で異なり、これによりフィルタ１４６及び１４８の設計を単純化する。本発明の幾つかの構成では、回路の複雑さが高まることを代償として直角変調のようなさらに複雑な変調手法を用いて、電力周波数と同じ又は極めて近い搬送波周波数を用いてデータを伝送する。

幾つかの構成では、図７及び図８を参照すると、巻線１１８及び１３８は両方とも磁心部分１２７の内部に巻回され、巻線１３２及び１４０は磁心部分１２８の内部に巻回される。別々の巻線を用いるため、磁心部分１２７及び１２８は幾つかの構成では、Ｅ字形断面を有し、電力巻線及びデータ巻線を「Ｅ」字の異なる溝に分けるが、これらの構成は図７及び図８には示していない。幾つかの構成では、磁心の各部材及び／又はプラスチック環に孔及び／又は通路（図８には示していない）を設けて、巻線の端部の配置を容易にする。

幾つかの構成では、図９及び図１０を参照すると、磁心部分１２７及び１２８にＥ字形断面を設ける。磁心部分１２７及び１２８は、例えばフェライトのような高透磁性材料を含む。巻線１１８（同様に巻線１２０）はＥ字形磁心部分１２７の溝に入り（同様に巻線１２０はＥ字形磁心部分１２８の溝に入る）、磁心部分１２７の円周を横断して他の溝まで跨がり、また円周を横断して入力側に戻る。図示のようなＥ字形磁心部分及び巻線を用いることにより迷走磁場及び迷走電場が低減され、これにより放射状放出を低減し、またマルチ・チャネル・システム（図示されていない）での他のチャネルへの結合を低減する。１回のみの巻きを示しているが、Ｅ字形磁心部分に多数巻きのワイヤを用いてよい。幾つかの構成では、Ｅ字形磁心に複数の巻線を配置して比較的低い周波数で電力を伝達する。

幾つかの構成では、図１１及び図１２を参照すると、環１２２に複数の磁心部分１２７、２２７を用い、環１２４に複数の環１２８、２２８を用いる。磁心部分１２７は巻線１３８を含んでおり、巻線１３８は磁心部分１２８の対応する巻線１４０に電力を伝達して、変圧器１０２の回転側に位置する各構成要素に電力を印加する。磁心部分２２７は巻線１１８を含んでおり、巻線１１８は磁心部分２２８の巻線１２０に電力を伝達する。巻線１１８に印加される電力はオン及びオフを切り換えられてＸ線源１４に印加され、Ｘ線源１４は呼応してオン及びオフとなる。

このように、図１〜図１２を参照すると、本発明の幾つかの構成は、回転式ガントリ１２を用いて対象２２の画像を取得するように構成されているイメージング・システム１０を提供する。イメージング・システム１０は、例えば計算機式断層写真法（ＣＴ）イメージング・システム１０であるが、他の構成では磁気共鳴（ＭＲ）イメージング・システム又は超音波イメージング・システムのような他形式のイメージング・システムである。イメージング・システム１０は、静止側電気系１１０（例えばＤＡＳ３２を含む）及び回転側電子系統１１２（例えば検出器アレイ１８を含む）を含んでいる。回転側電子系統１１２はガントリ１２と共に回転する。イメージング・システム１０はさらに、環１２２及び１２４を含む磁気結合型回転変圧器１０２を含んでいる。幾つかの構成では、環１２２及び１２４はガントリ開口４８よりも大きい内径を有し、ガントリ１２に対して同心であるため、環１２２はガントリ１２と共に回転し、環１２４は図１の参照枠から静止している。間隙１０４（空気間隙であってもよいし、非磁性材料を含む間隙であってもよい）が環１２２及び１２４を離隔している。検出器アレイ１８従って回転側電子系統１１２は、変圧器１０２の回転部分１０３に（直接的に又は間接的に）機械的に且つ電気的に結合される。静止側電子系統は、変圧器１０２の静止部分１０５に（直接的に又は間接的に）機械的に且つ電気的に結合される。回転変圧器１０２を横断して電子系統１１０と電子系統１１２との間で無線伝送されるデータは、検出器アレイ１８からの画像データを含んでいる。

幾つかの構成では、少なくとも一つの無線周波数変調器１１４が設けられる。無線周波数変調器１１４は変圧器１０２の回転部分１０３に電気的に且つ機械的に結合される。また、少なくとも一つの無線周波数復調器１１８が設けられ、変圧器１０２の静止部分１０５に電気的に且つ機械的に結合される。図３のように、無線周波数変調器１１４は、回転側電子系統１１２からのデータを搬送波周波数に乗せて変調するように構成され、無線周波数復調器１１８は、静止側電子系統１１０のデータを復元するために搬送波周波数を復調するように構成されて、例えば対象２２の画像を再構成する。これらの構成の中には、図面には示していないが反対方向にもデータを伝送するように追加の変調器及び復調器を設けた構成もある。幾つかの構成では、間隙１０４を横断して電力もまた伝送され、これらの構成の幾つかでは、回転変圧器１０２の静止部分１０５及び回転部分１０３の両方に別々の電力巻線及びデータ巻線が設けられる。例えば、図６を参照すると、変圧器１０２の静止部分１０５は別々の電力巻線１３８及びデータ巻線１１８を含んでおり、変圧器１０２の回転部分１０３は別々の電力巻線１４０及びデータ巻線１２０を含んでいる。幾つかの構成はまた、データ巻線１１８、１２０の電力成分を除去する又は低減するように構成されている少なくとも一つのフィルタ（例えばフィルタ１４８）を設けている。電力成分は、例えば電力インバータ１４２によって供給されて、電力整流器１４４を用いて復元される。

幾つかの構成では、電力はまた、イメージング・システム１０の静止部分の電源から回転変圧器１０２を横断して電子系統１１０と電子系統１１２との間で結合される。例えば、この態様で電力を放射線源１４に供給することができる。また、データもイメージング・システム１０の静止部分からガントリ１２の機器に結合され得る。例えば、プリ・ペイシェント・コリメータ（図面には示されていない）を動作させる命令又は検出器アレイ１８を構成設定する命令を回転変圧器１０２を横断して伝達することができる。

幾つかの構成では、送信器１０６と、受信器１０８と、磁気結合型回転変圧器１０２とを含むデータ伝送システム（必ずしもイメージング・システムでなくてもよい）が提供される。回転変圧器１０２は第一の部分１０５及び第二の部分１０３を含んでいる。回転変圧器１０２の第一の部分１０５は磁心１２６の第一の部分１２７を含んでいる。変圧器１０２の第二の部分１０３は磁心１２６の第二の部分１２８を含んでいる。変圧器１０２の第一及び第二の部分１０５及び１０３は互いに対して可動の関係にあり、従って、磁心１２６の第一及び第二の部分１２７及び１２８もやはり互いに対して可動の関係にある。送信器１０６は変圧器１０２の第一の部分１０５に電気的に且つ機械的に結合され、受信器１０８は変圧器１０２の第二の部分１０３に電気的に且つ機械的に結合される。データ伝送システム（１０６、１０２、１０８）は、回転変圧器１０２の第一及び第二の部分１０５及び１０３が相対的な運動を行なっている間に回転変圧器１０２を横断してデータを無線通信するように構成されている。これらの構成の中には、図面には示していないが反対方向にもデータを伝送するように追加の送信器及び受信器を設けた構成もある。

幾つかの構成では、送信器１０６はさらに無線周波数変調器１１４を含んでいる。受信器１０８は無線周波数復調器１１８を含んでいる。無線周波数変調器１１４は、データを搬送周波数に乗せて変調するように構成されており、無線周波数復調器１１８はデータを復元するように構成されている。データ伝送システムはさらに電源１４２を含んでおり、回転変圧器１０２はさらに、電源１４２から回転変圧器を横断して電力を結合するように構成されている。幾つかの構成では、フィルタ（例えばフィルタ１４８）を設けて、回転変圧器１０２を横断して結合された搬送波周波数から電力成分を濾波する。幾つかの構成はさらに、搬送波周波数をデータと位相合わせして波形ジッターを低減し、また幾つかの構成は、変圧器１０２の第一及び第二の部分１０５及び１０３に別々のデータ巻線及び電力巻線（１１８及び１３８、１２０及び１４０）を設ける。

また、本発明の幾つかの構成は、データを伝達する方法を提供する。この方法は、磁気結合型回転変圧器１０２の第一の部分１０５に第一の電子系統１１２を電気的に且つ機械的に結合するステップと、回転変圧器１０２の第二の部分１０３に第二の電子系統１１０を電気的に且つ機械的に結合するステップとを含んでいる。この方法はさらに、回転変圧器１０２の第一及び第二の部分（１０５及び１０３）が相対的な運動を行なっている間に回転変圧器１０２を横断して第一の電子系統と第二の電子系統と（１１２及び１１０）の間でデータを無線通信するステップを含んでいる。

幾つかの構成では、第一の電子系統と第二の電子系統と（１１２及び１１０）の間でデータを無線通信するステップはさらに、データで搬送波周波数を変調するステップと、変圧器１０２の第一及び第二の部分（１０５及び１０３）が相対的な運動を行なっている間に回転変圧器１０２を横断して変調された搬送波周波数を無線通信するステップと、回転変圧器を横断して受信された変調された搬送波周波数を復調するステップとを含んでいる。この方法はさらに、データの伝送と同時に電源１４２から回転変圧器を横断して電力を磁気結合するステップと、電力とデータとの間の干渉を低減するように変調された搬送波周波数を濾波するステップとを含んでいる。

幾つかの構成では、搬送波周波数をデータと位相合わせして波形ジッターを低減する。

また、幾つかの構成では、電子系統の一方（例えば１１２）をイメージング装置１０の回転式ガントリに機械的に結合し、他方の電子系統（例えば１１０）をイメージング装置１０の静止部分に機械的に結合する。これらの構成の幾つかにおいて、電子系統１１２と電子系統１１０との間でデータを無線伝送するステップは、画像データを伝送するステップを含んでおり、電源１４２から回転変圧器１０２を横断した電力の結合のステップはさらに、イメージング装置１０の静止部分からの電力をイメージング装置１０の回転部分、例えば放射線源１４に結合するステップを含んでいる。

双方向でのデータの伝送を提供する幾つかの構成では、変圧器１０２の同じ側に位置する送信器及び受信器が送受信器として構成される。

このように、本発明の様々な構成を用いるとＣＴイメージング・システム１０のようなイメージング・システムにおいてスリップリングの保守経費及び修理経費を軽減し得ることが認められよう。さらに、本発明の構成は、核磁気共鳴（ＮＭＲ）イメージング・システム及び超音波イメージング・システムのような他形式のイメージング・システム、並びに回転する境界面を横断してデータ又はデータ及び電力を伝送しなければならないような他の多くの形式の電子設備（必ずしもイメージング・システムでなくてよい）でも用いることができる。

本発明を様々な特定の実施形態について記載したが、当業者であれば、特許請求の範囲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。

回転式ガントリを用いた計算機式断層写真法（ＣＴ）イメージング・システムの構成の見取り図である。 図１のイメージング・システムのブロック模式図である。 無接点通信システムの構成のブロック模式図である。 図３の回転変圧器構成の断面切断図である。 図４の線５−５に沿って見た図４の回転変圧器の半部の図である。尚、線４−４は、図４の断面切断図を示すのに用いられている切断面を示す。 回転変圧器を介して電力及びデータの両方を伝送するように構成されている回転変圧器及び付設された電子回路のブロック模式図である。 回転変圧器のもう一つの構成の断面切断図である。 図７の線８−８に沿って見た図７の回転変圧器の半部の図である。尚、線７−７は、図７の断面切断図を示すのに用いられている切断面を示す。 回転変圧器のさらにもう一つの構成を示す断面切断図である。 図８の変圧器について見たものと同様の切断面での図９の回転変圧器の半部の図である。 回転変圧器のさらにもう一つの構成の断面切断図である。 図８の変圧器について見たものと同様の切断面での図１１の回転変圧器の半部の図である。

符号の説明

１０ 計算機式断層写真法（ＣＴ）イメージング・システム
１２ ガントリ
１４ Ｘ線（放射線）源
１６ 放射線又はＸ線
１８ マルチ・スライス検出器アレイ
２０ 検出器素子
２２ 対象又は患者
２４ 回転中心
２６ 制御機構
２８ Ｘ線制御器
３０ ガントリ・モータ制御器
３２ データ取得システム（ＤＡＳ）
３４ 画像再構成器
３６ コンピュータ
３８ 記憶装置
４０ コンソール
４２ 表示器
４４ テーブル・モータ制御器
４６ 電動式テーブル
４８ ガントリ開口
１００ 無接点通信システム
１０２ 回転変圧器
１０３ 静止部分
１０４ 空気間隙
１０５ 回転部分
１０６ 送信器
１０８ 受信器
１１０ 静止側電子系統
１１２ 回転側電子回路系統
１１４ 無線周波数変調器
１１８ 巻線
１１９ 復調器
１２０ 巻線
１２２ 環
１２４ 環
１２６ 磁心
１２７ 磁心部分
１２８ 磁心部分
１３２ 巻線
１３４ 端部
１３８ 巻線
１４０ 別個の電力巻線
１４２ 電源又はインバータ
１４４ 電力整流器
１４６ 帯域通過フィルタ
１４８ フィルタ
２２７ 磁心部分
２２８ 磁心部分
２２８ 環

Claims (10)

1. 回転式ガントリ（１２）を用いて対象（２２）の画像を取得するように構成されており、静止側電子系統（１１０）及び前記回転式ガントリと共に回転する回転側電子系統（１１２）を有するイメージング・システム（１０）であって、当該イメージング・システム（１０）は、静止部分（１０３）及び回転部分（１０５）の両方を有する磁心（１２６）を備えた磁気結合型回転変圧器（１０２）をさらに含んでおり、前記回転側電子系統は、前記回転変圧器の前記回転部分に電気的に且つ機械的に結合され、前記静止側電子系統は、前記回転変圧器の前記静止部分に電気的に且つ機械的に結合され、前記回転側電子系統及び前記静止側電子系統は、前記回転変圧器を横断してデータを無線通信するように構成されている、イメージング・システム（１０）。
2. 前記回転変圧器の前記回転部分に電気的に且つ機械的に結合された無線周波数変調器（１１４）と、前記回転変圧器の前記静止部分に電気的に且つ機械的に結合された無線周波数復調器（１１９）とをさらに含んでおり、前記無線周波数変調器は、前記回転側電子系統からのデータを搬送波周波数に乗せて変調するように構成されており、前記無線周波数復調器は、前記静止側電子系統のために前記データを復元すべく搬送波周波数を復調するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
3. 前記回転変圧器の前記静止部分及び前記回転部分の両方において別個のデータ巻線（１１８）及び別個の電力巻線（１３８）を有する請求項２に記載のシステム。
4. 電源（１４２）をさらに含んでおり、前記回転変圧器を横断して電力を結合するようにさらに構成されている請求項１に記載のシステム。
5. 計算機式断層写真法イメージング・システムである請求項１に記載のシステム。
6. 送信器（１０６）と、
   受信器（１０８）と、
   第一の部分（１０３）及び第二の部分（１０５）を互いに対して可動の関係で有する磁気結合型回転変圧器（１０２）と、
   を備えたデータ伝送システムであって、
   前記送信器は、前記回転変圧器の前記第一の部分に電気的に且つ機械的に結合され、前記受信器は、前記回転変圧器の前記第二の部分に電気的に且つ機械的に結合され、前記送信器及び前記受信器は、前記回転変圧器の前記第一の部分及び前記第二の部分が相対的な回転運動を行なっている間に前記回転変圧器を横断してデータを無線通信するように構成されている、データ伝送システム。
7. 前記送信器は無線周波数変調器（１１４）をさらに含んでおり、前記受信器は無線周波数復調器（１１９）をさらに含んでおり、さらに、前記無線周波数変調器は、データを搬送周波数に乗せて変調するように構成されており、前記無線周波数復調器は、前記データを復元するために前記変調された搬送波周波数を復調するように構成されており、当該データ伝送システムは電源（１４２）をさらに含んでおり、前記回転変圧器は、前記電源から前記回転変圧器を横断して電力を結合するようにさらに構成されている、請求項６に記載のシステム。
8. 前記回転変圧器を横断して結合された前記搬送波周波数から電力成分を濾波するように構成されているフィルタ（１４８）をさらに含んでいる請求項７に記載のシステム。
9. 磁気結合型回転変圧器（１０２）の第一の部分（１０３）に第一の電子系統（１１０）を電気的に且つ機械的に結合するステップと、
   前記回転変圧器の第二の部分（１０５）に第二の電子系統（１１２）を電気的に且つ機械的に結合するステップと、
   前記回転変圧器の前記第一の部分及び前記第二の部分が相対的な運動を行なっている間に前記回転変圧器を横断して前記第一の電子系統と前記第二の電子系統との間でデータを無線通信するステップと、
   を備えたデータを伝達する方法。
10. 前記第一の電子系統と前記第二の電子系統との間でデータを無線通信する前記ステップは、データで搬送波周波数を変調するステップと、前記回転変圧器の前記第一の部分及び前記第二の部分が相対的な運動を行なっている間に前記回転変圧器を横断して前記変調された搬送波周波数を無線伝送するステップと、前記回転変圧器を横断して受信された前記変調された搬送波周波数を復調するステップと、をさらに含んでおり、当該方法は、前記データの無線通信と同時に電源（１４２）から前記回転変圧器を横断して電力を磁気結合するステップと、前記電力と前記データとの間の干渉を低減するように前記変調された搬送波周波数を濾波するステップ（１４８）と、をさらに含んでいる請求項９に記載の方法。

Images